Une équipe de recherche dirigée par l'Université de Nagoya imite la riche couleur du plumage des oiseaux et démontre de nouvelles façons de contrôler la façon dont la lumière interagit avec les matériaux.

Les couleurs vives dans le monde naturel résultent souvent de minuscules structures dans les plumes ou les ailes qui modifient le comportement de la lumière lorsqu'elle est réfléchie. La soi-disant "couleur structurelle" est responsable des teintes vives des oiseaux et des papillons. Exploiter artificiellement cet effet pourrait nous permettre de concevoir de nouveaux matériaux pour des applications telles que les cellules solaires et le camouflage adaptatif de type caméléon.

Inspiré par la coloration bleu foncé d'un oiseau indigène d'Amérique du Nord, Geai stellaire, une équipe de l'université de Nagoya a reproduit la couleur dans son laboratoire, donnant naissance à un nouveau type de pigment artificiel. Cette évolution a été signalée dans Matériaux avancés .

"Les plumes du geai de Stellar fournissent un excellent exemple de couleur structurelle indépendante de l'angle, " dit le dernier auteur Yukikazu Takeoka, "Cette couleur est rehaussée par des matières sombres, ce qui dans ce cas peut être attribué à des particules de mélanine noire dans les plumes."

Dans la plupart des cas, les couleurs structurelles semblent changer lorsqu'elles sont vues sous différentes perspectives. Par exemple, imaginez la façon dont les couleurs sur la face inférieure d'un CD semblent changer lorsque le disque est vu sous un angle différent. La différence dans le bleu du geai de Stellar est que les structures, qui interfèrent avec la lumière, s'asseoir sur des particules noires qui peuvent absorber une partie de cette lumière. Cela signifie que sous tous les angles, quelle que soit la manière dont vous le regardez, la couleur du geai stellaire ne change pas.

L'équipe a utilisé une approche "couche par couche" pour créer des films de fines particules qui ont recréé la texture microscopique semblable à une éponge et les particules de support noires des plumes de l'oiseau.

Pour imiter les plumes, les chercheurs ont recouvert des particules microscopiques à noyau noir avec des couches de particules transparentes encore plus petites, pour faire des particules ressemblant à des framboises. La taille du noyau et l'épaisseur des couches contrôlaient la couleur et la saturation des pigments résultants. Surtout, la couleur de ces particules n'a pas changé avec l'angle de vision.

"Notre travail représente un moyen beaucoup plus efficace de concevoir des couleurs structurelles produites artificiellement et indépendantes de l'angle, " ajoute Takeoka. " Nous avons encore beaucoup à apprendre des systèmes biologiques, mais si nous pouvons comprendre et appliquer avec succès ces phénomènes, toute une gamme de nouveaux métamatériaux sera accessible pour toutes sortes d'applications avancées où les interactions avec la lumière sont importantes."