Les scientifiques ont développé un moyen d'extraire une palette de couleurs plus riche du spectre disponible en exploitant des motifs désordonnés inspirés de la nature qui seraient généralement considérés comme noirs.

Les couleurs que nous voyons dans la nature proviennent souvent de motifs à l'échelle nanométrique qui réfléchissent la lumière de manière particulière. Une aile de papillon, par exemple, peut apparaître bleu parce que de minuscules rainures à la surface de l'aile ne reflètent que la lumière bleue.

Lorsque les surfaces apparaissent noires ou blanches, cependant, c'est souvent parce que les structures nanométriques sont complètement désordonnées, provoquant l'absorption ou la réflexion de toute la lumière.

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Birmingham a maintenant trouvé un moyen de contrôler la façon dont la lumière traverse ces surfaces désordonnées pour produire des couleurs vives.

L'équipe, qui comprend des collègues de l'Université Ludwig Maximilian de Munich, Allemagne, et l'Université de Nanjing en Chine, a comparé la méthode aux techniques que les artistes ont exploitées pendant des siècles. Parmi les exemples les plus célèbres de cela se trouve la coupe romaine de Lycurgue du IVe siècle, en verre qui apparaît vert lorsque la lumière l'éclaire de face, mais rouge quand la lumière la traverse par derrière.

Dans une avancée moderne, l'équipe de recherche a démontré un moyen de contrôler finement cet effet pour produire une reproduction des couleurs extrêmement précise.

Les différentes couleurs de l'image sont représentées dans différentes épaisseurs d'un matériau transparent - tel que le verre - sur une plaque lithographique. En plus de cela, les chercheurs ont déposé la couche désordonnée, dans ce cas constituée d'amas aléatoires de nanoparticules d'or. Finalement, sous cette couche, l'équipe a placé un miroir pour former une cavité transparente. La cavité est capable de piéger des particules de lumière, ou photons, à l'intérieur. Les photons se comportent comme des ondes à l'intérieur de la cavité, résonnant à différentes fréquences sous la surface lithographique et libérant différentes couleurs selon la longueur de chaque onde.

En utilisant cette technique, l'équipe a pu reproduire une peinture à l'aquarelle chinoise avec une précision des couleurs exquise.

Chercheur principal, Professeur Shuang Zhang, explique :« Les différentes façons dont la nature peut produire de la couleur sont vraiment fascinantes. Si nous pouvons les exploiter efficacement, nous pouvons ouvrir un trésor de plus riche, des couleurs plus vives que nous n'en avons encore vues."

Le co-auteur, le Dr Changxu Liu ajoute :« En physique, nous avons l'habitude de penser que l'aléatoire dans la nanofabrication est mauvais, mais ici, nous montrons que l'aléatoire peut conduire à être supérieur à une structure ordonnée dans certaines applications spécifiques. Aussi, l'intensité lumineuse dans les structures aléatoires que nous avons produites est vraiment forte - nous pouvons l'utiliser dans d'autres domaines de la physique tels que les nouveaux types de technologies de détection. "