Почему в дикой природе так много синего цвета: магия физики

Ученые выяснили, почему синий и зеленый — самые распространенные структурные цвета, которые можно встретить в живой природе.
Почему в дикой природе так много синего цвета: магия физики

В мире природы есть два основных способа отображения цвета: с помощью пигментных веществ, обеспечивающих избирательное поглощение цвета, или с помощью структурного цвета — использования микроскопических структур для управления отражением световых волн.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ученые разработали компьютерную модель, которая объясняет, почему самые яркие матовые структурные цвета в природе почти всегда являются синими и зелеными. Оказалось, что весь секрет заключается в том, что это пределы структурного цвета в видимом световом спектре.

Помимо лучшего понимания того, как в естественном мире создаются самые яркие синие и зеленые тона, исследование также может пригодиться для разработки ярких, экологически чистых красок и покрытий, которые не потускнеют со временем и не будут выделять токсичные химические вещества.

«В дополнение к своей интенсивности и устойчивости к выцветанию матовая краска, в которой используется структурный цвет, также была бы гораздо более экологически чистой, поскольку для нее не нужны токсичные красители и пигменты», — уверяет физик Джанни Джакуччи из Кембриджского университета в Великобритании. «Однако сначала нам нужно понять, каковы ограничения при воссоздании этих типов цветов, прежде чем станет возможным какое-либо коммерческое применение».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В «структурном случае» сам фактический цвет (синий, зеленый, красный и т.п.) определяет наноразмерная структура поверхности, этим цветом обладающей. Иногда — например, на павлиньих перьях — этот цвет может быть переливающимся и переходить между цветовыми оттенками под разными углами зрения и при разном освещении. Эти переходы осуществляются упорядоченными кристаллическими структурами волосков перьев.

С другими же структурами можно получить матовый цвет, который не меняется из-за неупорядоченности; в природе это явление наблюдается только при получении синих и зеленых оттенков. Суть нового исследования заключалась в том, чтобы увидеть, было ли это обстоятельство ограничением для указанных структур.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Новая компьютерная модель, основанная на искусственных материалах, называемых фотонными очками, показала, что красный цвет действительно выходит за рамки методов рассеяния матовых структурных цветов.

«Из-за сложной взаимосвязи между однократным и многократным рассеянием, а также влияния коррелированного рассеяния, мы обнаружили, что помимо красного, желтый и оранжевый также становятся труднодостижимыми цветами», — пояснила химик Сильвия Виньолини из Кембриджского университета.

Вероятнее всего, именно поэтому в природе яркие матовые красные тона создаются с использованием природных пигментов, а не структурного цвета. Команда считает, что эволюция привела к появлению различных способов получения красных цветов из-за ограничений структур, лежащих в основе.