Les couleurs vives de certains papillons, les coléoptères ou les oiseaux ne sont pas dus à la présence de pigments qui absorbent sélectivement la lumière, mais en raison de la coloration dite structurelle. La coloration structurelle se produit sur des surfaces avec une nanostructure avec des dimensions similaires à celles de la longueur d'onde de la lumière incidente (typiquement inférieure au micron). Ces nanostructures ordonnées sont appelées cristaux photoniques. Il y a un grand intérêt à fournir de la cellulose, le polymère le plus abondant sur terre, biocompatible et biogradable, avec ces structures, qui peut offrir de nouvelles fonctionnalités optiques et électriques.

L'étude publiée aujourd'hui dans Photonique de la nature , dirigé par le Dr Agustín Mihi de l'Institut des sciences des matériaux de Barcelone (ICMAB-CSIC), crée pour la première fois des cristaux photoniques et des structures plasmoniques d'un dérivé cellulosique grâce à sa nanostructuration avec la technique de lithographie douce. En nanostructurant périodiquement le film de cellulose, il n'est plus transparent et commence à refléter des couleurs intenses, selon le motif avec lequel il a été moulé.

Avec ce nouveau, technique entièrement évolutive et à faible coût, alternative à l'auto-assemblage traditionnel de nanocristaux de cellulose, une nanostructure de haute qualité et reproductible est créée sur ce polymère en très peu de temps, et obtenir une large gamme de couleurs irisées, uniquement en fonction de la taille et de la morphologie des structures créées.

Ces cristaux photoniques peuvent être nano-imprimés sur différents substrats pour apporter des propriétés photoniques sur des surfaces ne présentant pas cette propriété, comme le papier, démontrer le potentiel de cette technologie comme encre photonique, pour les applications en technologie anti-contrefaçon, emballage, papier décoratif, étiquettes ou capteurs, entre autres.

Lorsque ces structures sont recouvertes d'une fine couche métallique, ils acquièrent des propriétés plasmoniques tout en conservant leur souplesse, obtenir des couleurs plus vives. Par ailleurs, selon le type de dérivé cellulosique utilisé, son degré de biodégradabilité et de solubilité dans l'eau peut être ajusté. Ces structures plasmoniques peuvent être utilisées comme capteurs jetables pour l'émission Raman ou pour augmenter la lumière émise par un colorant.