Des chercheurs de l'Université de Surrey ont mis au point une nouvelle technique innovante pour imiter l'une des plus grandes réalisations de la nature :la couleur structurelle naturelle.

Suite à des recherches approfondies pour expliquer la physique derrière la bande interdite photonique dans les matériaux photoniques structurés, une nouvelle méthode a été conçue pour caractériser les structures internes des matériaux naturels et reproduire leur interaction avec la lumière en utilisant l'impression 3D de céramiques. La structure interne des matériaux et leur uniformité locale dictent leur capacité à diffuser, absorber, réfléchir et transmettre la lumière.

Au cours de cette étude, les chercheurs ont découvert une relation directe entre l'uniformité de la structure interne (aux échelles de longueur d'onde) et sa capacité à bloquer certaines longueurs d'onde dans les matériaux naturels. Armés de ces connaissances, les chercheurs ont développé une nouvelle métrique mathématique pour mesurer quelles structures photoniques contrôlent le mieux la propagation de la lumière, permettant la conception de nouveaux matériaux avec différentes fonctionnalités en fonction des besoins.

Tester la théorie, les chercheurs ont développé la toute première structure gyroïde amorphe (triamonde) avec des bandes interdites, qui est similaire à la structuration trouvée dans certaines ailes de papillon, via une imprimante céramique 3D. De même que les structures trouvées dans la nature, ces structures peuvent réfléchir et absorber la lumière, les longueurs d'ondes sonores et thermiques ouvrent la voie à la création de films et de peintures pour vitres anti-chaleur afin d'améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments et des véhicules.

L'auteur principal, le Dr Marian Florescu de l'Université de Surrey, a déclaré :« Il est vraiment étonnant que ce que nous pensions être une conception artificielle puisse naturellement être présent dans la nature.

"Cette découverte aura un impact sur la façon dont nous concevons les matériaux à l'avenir pour manipuler leur interaction avec la lumière, chaleur et son."

Cette étude est aujourd'hui publiée dans Communication Nature .