Les couleurs sont produites de diverses manières. Les couleurs les plus connues sont les pigments. Cependant, les couleurs très vives des plumes de tarentule bleue ou de paon ne résultent pas de pigments, mais à partir de nanostructures qui provoquent le chevauchement des ondes lumineuses réfléchies. Cela produit des effets de couleur extraordinairement dynamiques. Des scientifiques de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), en coopération avec des collègues internationaux, ont maintenant réussi à reproduire des nanostructures qui génèrent la même couleur quel que soit l'angle de vue.

Contrairement aux pigments, les couleurs structurelles sont non toxiques, plus dynamique et durable. Dans la production industrielle, cependant, ils ont l'inconvénient d'être fortement irisés, ce qui signifie que la couleur perçue dépend de l'angle de vue. Un exemple est la face arrière d'un CD. D'où, ces couleurs ne peuvent pas être utilisées pour toutes les applications. Couleurs vives des animaux, par contre, sont souvent indépendants de l'angle de vue. Les plumes du martin-pêcheur apparaissent toujours bleues, peu importe sous quel angle nous regardons. La raison réside dans les nanostructures :alors que les structures régulières sont irisées, les structures amorphes ou irrégulières produisent toujours la même couleur. Encore, l'industrie ne peut produire des nanostructures régulières que de manière économiquement efficace.

Radwanul Hasan Siddique, Un chercheur du KIT en collaboration avec des scientifiques des États-Unis et de Belgique a maintenant découvert que la tarentule bleue ne présente pas d'irisation malgré des structures périodiques sur ses poils. D'abord, leur étude a révélé que les poils sont multicouches, structure en forme de fleur. Puis, les chercheurs ont analysé son comportement de réflexion à l'aide de simulations informatiques. En parallèle, ils ont construit des modèles de ces structures à l'aide d'imprimantes nano-3D et optimisé les modèles à l'aide des simulations. À la fin, ils ont produit une structure en forme de fleur qui génère la même couleur sur un angle de vision de 160 degrés. C'est le plus grand angle de vision de toutes les couleurs structurelles synthétiques atteint jusqu'à présent.

Outre la structure multicouche et la symétrie de rotation, c'est la structure hiérarchique du micro au nano qui assure une intensité de réflexion homogène et empêche les changements de couleur.

Via la taille de la "fleur, " la couleur résultante peut être ajustée, ce qui rend cette méthode de coloration intéressante pour l'industrie. "Cela pourrait être une première étape clé vers un avenir où les colorants structurels remplaceront les pigments toxiques actuellement utilisés dans le textile, emballage, et les industries cosmétiques, " déclare Radwanul Hasan Siddique de l'Institut de technologie de la microstructure du KIT, qui travaille maintenant au California Institute of Technology. Il considère qu'une application à court terme dans l'industrie textile est faisable.

Le Dr Hendrik Hölscher pense que l'évolutivité de l'impression nano-3D est le plus grand défi sur la voie d'une utilisation industrielle. Seules quelques entreprises dans le monde sont capables de produire de telles impressions. À son avis, cependant, un développement rapide dans ce domaine résoudra certainement ce problème dans un avenir proche.