La recherche, publiée dans la revue Nature Communications, a utilisé la modélisation informatique pour simuler la manière dont la lumière interagit avec la structure de différents matériaux, tels que les feuilles et les fleurs. L’équipe a découvert que les structures moléculaires de ces matériaux les amènent à réfléchir la lumière bleue et verte plus efficacement que les autres couleurs, les rendant ainsi plus brillantes à nos yeux.
"Nous avons découvert un principe fondamental qui explique pourquoi certaines couleurs sont plus brillantes que d'autres dans la nature", a déclaré le professeur Ullrich Steiner, co-auteur de l'étude à la faculté de physique de l'université de Bristol. "Ce principe repose sur l'interaction de la diffusion et de l'absorption de la lumière et s'applique à un large éventail de matériaux naturels, des plantes aux animaux."
Les découvertes de l'équipe ont des implications importantes pour notre compréhension du monde naturel et pourraient être utilisées pour développer de nouvelles technologies imitant la façon dont la nature crée des couleurs vibrantes.
La réponse à cette question réside dans la physique de la lumière et la structure des matériaux.
La lumière est une forme de rayonnement électromagnétique et se compose d'un spectre de couleurs. Chaque couleur de lumière a une longueur d’onde différente et l’œil humain est capable de percevoir différentes couleurs en détectant ces différentes longueurs d’onde.
Lorsque la lumière frappe un objet, elle peut être absorbée, réfléchie ou diffusée. La couleur d’un objet dépend des longueurs d’onde de lumière qu’il absorbe et des longueurs d’onde qu’il réfléchit.
Dans le cas des objets bleus et verts, les structures moléculaires de ces matériaux les amènent à réfléchir la lumière bleue et verte plus efficacement que les autres couleurs. Cela signifie que davantage de lumière bleue et verte est réfléchie vers nos yeux, ce qui rend ces couleurs plus lumineuses.
Les structures moléculaires des objets bleus et verts sont généralement constituées de motifs répétitifs d'atomes ou de molécules. Ces motifs créent de minuscules « antennes » adaptées à des longueurs d’onde de lumière spécifiques. Lorsque la lumière frappe ces antennes, elle est diffusée de manière résonante, ce qui signifie qu’elle est amplifiée et réfléchie dans la même direction.
C'est cet effet de diffusion résonante qui rend les objets bleus et verts si brillants. C’est aussi ce qui donne à ces couleurs leur chatoiement et leur irisation caractéristiques.
En revanche, les objets rouges et jaunes absorbent la lumière bleue et verte plus efficacement que les autres couleurs. Cela signifie que moins de lumière bleue et verte est réfléchie vers nos yeux, ce qui rend ces couleurs plus sombres.
Les structures moléculaires des objets rouges et jaunes sont généralement plus désordonnées que celles des objets bleus et verts. Ce trouble empêche la formation d’antennes à diffusion résonante, de sorte que les objets rouges et jaunes ne réfléchissent pas la lumière aussi efficacement.
La physique de la lumière et la structure des matériaux sont responsables des couleurs vibrantes que nous voyons dans le monde naturel. Les bleus et les verts sont les couleurs les plus brillantes de la nature car elles sont reflétées plus efficacement par les structures moléculaires des plantes, des animaux et des minéraux.
