Les scientifiques ont découvert un tout nouveau type d'opale formé par une algue commune qui exploite la technologie naturelle en assemblant une nanostructure de gouttelettes d'huile pour contrôler la façon dont la lumière se réfléchit de ses cellules pour afficher une gamme chatoyante de couleurs qui, jusqu'à présent, n'a été vu que dans la pierre précieuse.

Les résultats, Publié dans Avancées scientifiques et dirigé par les Drs Heather Whitney et Ruth Oulton de l'Université de Bristol, montrer que l'éclat irisé bleu et vert vif des algues brunes, également connu sous le nom de "fusée arc-en-ciel" (Cystoseira Tamariscifolia) et que l'on trouve couramment dans toute la région côtière européenne, y compris au Royaume-Uni, résulte d'une nanostructure complexe qui contrôle la façon dont la lumière se réfléchit à partir de ses cellules contenant des chloroplastes. Plus remarquable encore, est comment ces algues peuvent activer et désactiver cet auto-assemblage, créant des opales changeantes qui réagissent à la lumière du soleil changeante dans les bassins de marée.

De telles structures proviennent de sphères nanométriques emballées étroitement de manière régulière et sont connues des experts en optique pour refléter différentes couleurs de la lumière blanche entrante dans différentes directions. Ces types de structures sont également visibles naturellement dans les opales de pierres précieuses, qui comprennent une nanostructure de minuscules sphères de verre formées dans une pierre dure profondément sous la surface de la terre qui s'entassent naturellement de telle manière qu'elles diffractent la lumière dans différentes directions, donnant à l'opale son opalescence bien connue.

Dr Ruth Oulton, Le professeur Martin Cryan et le Dr Martin Lopez-Garcia (maintenant à l'Institut international ibérique de nanotechnologie, Le Portugal), tous les experts en nano-optique de la School of Physics et du Department of Electrical Engineering de Bristol, découvert que ces naturels, les opales "vivantes" ne se forment pas à partir de verre mais à partir de minuscules gouttelettes d'huile produites par les algues.

Dans un processus inconnu des nanotechnologies actuelles, les cellules contenant des chloroplastes de l'algue (qui facilitent la photosynthèse) auto-assemblent les gouttelettes d'huile dans un emballage régulier. Étonnamment, ces algues peuvent activer et désactiver cet auto-assemblage, créant des opales changeantes qui réagissent à la lumière du soleil changeante dans les bassins de marée. Plus remarquable encore est la façon dont l'algue effectue l'auto-assemblage dynamique, sur une échelle de temps de quelques heures seulement, est un véritable mystère pour l'équipe de recherche.

Dr Martin Lopez-Garcia, a déclaré:"La formation d'opales à partir de gouttelettes d'huile est une découverte complètement nouvelle. Si les nanotechnologues étaient capables de comprendre et d'imiter les propriétés dynamiques de cette opale d'algue, nous pouvons à l'avenir avoir biodégradable, technologie d'affichage commutable qui peut être utilisée dans l'emballage ou très efficace, cellules solaires à faible coût.

Maîtres Nathan, un doctorant dans les écoles de physique et des sciences biologiques de Bristol, découvert qu'en projetant de la lumière sur les algues, l'irisation a disparu, mais lorsqu'il est conservé dans des conditions presque sombres, l'éclat bleu-vert réapparut. En imageant les algues à un niveau sub-nanométrique, l'équipe a découvert que l'algue mettait en marche et arrêtait l'auto-assemblage, passer d'un désordre, état irréfléchi à un ordre, un opalescent. Mais le plus surprenant pour l'équipe de recherche était que l'opale est dynamique.

Pourquoi l'algue fait-elle cela reste à prouver, mais les Drs Heather Whitney et Heath O'Brien, qui a effectué le travail alors qu'il était à l'École des sciences biologiques de Bristol, (maintenant à l'Université de Cardiff), croient que parce que les opales se trouvent dans la même partie de la cellule que les chloroplastes - les corps de collecte d'énergie lumineuse de l'organisme - ils sont susceptibles de contrôler les niveaux de lumière, diffuser la lumière uniformément sur tous les chloroplastes disponibles à l'intérieur de la cellule. Cela peut aider les algues à faire face à différents niveaux de lumière pendant la marée haute et la marée basse.

Dr Ruth Oulton, Lecteur en Photonique Quantique à l'École de Physique et au Département de Génie Électrique et Électronique, a ajouté :« Au cours de la dernière décennie, les nanotechnologues ont pu fabriquer des opales artificielles à partir de nanosphères de verre similaires. Mais il semble que l'humble algue soit également capable de fabriquer de telles opales artificielles dans ses cellules. Alors la prochaine fois que vous ferez du rock pooling au Royaume-Uni pendant vos vacances d'été, voyez si vous pouvez trouver cette algue étonnante avec sa technologie de nano-fabrication."