Color Lessons from the Cotinga Bird

Je hoeft geen vogelaar te zijn om de prachtige kleuren van de veren van de mannetjesglanscotinga te waarderen. Deze vogel vindt zijn natuurlijke habitat in het bladerdak van het Amazone-regenwoud en heeft decennialang de nieuwsgierigheid van wetenschappers en vogelliefhebbers gewekt. Zijn schitterende blauwe lichaam en dieprode keel bevatten geen pigment. Het kleureffect wordt gecreëerd door de vorm van het materiaal. Dit staat bekend als structurele kleuring. Onderzoekers van de Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) hebben samen met het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) een manier gevonden om deze biologische nanostructuren na te bootsen en mogelijk de pigmenten die we vandaag de dag gebruiken te vervangen.

Huidige verf en kleurstoffen verliezen na verloop van tijd aan intensiteit doordat ze licht absorberen. Structurele kleur daarentegen versterkt bepaalde golflengten en als gevolg daarvan blijft de kleur intact zolang het materiaal dat doet. Dit proces vindt plaats in de natuur, en het is buitengewoon moeilijk om het na te maken, omdat elke kleur afhankelijk is van een zeer specifiek kristallijn patroon. Pauwen en vlinders gebruiken bijvoorbeeld fotonische kristallen of arrays van nanovezels die precies gestructureerd zijn om de kleur te bepalen. Wat de cotinga bijzonder interessant maakt, is het feit dat het formele netwerk poreus en veel willekeuriger is, wat resulteert in een oppervlak dat eruitziet als een spons.

SEAS en KAIST creëerden “microcapsules gevuld met een wanordelijke oplossing van nanodeeltjes gesuspendeerd in water”. Terwijl deze capsules opdrogen, krimpen ze, waardoor de afstand tussen de deeltjes kleiner wordt. Deze veranderingen in structuur zorgen er op hun beurt voor dat het licht anders wordt weerkaatst, wat resulteert in een spectrum van kleuren dat we met onze ogen kunnen zien.

Naast het genereren van kleur die bestand is tegen verwering veroorzaakt door zonlicht, kan deze technologie grote voordelen bieden bij het vervangen van synthetische kleurstoffen die giftig zijn en schadelijk voor het milieu. Meer toepassingen zouden gevonden kunnen worden in elektronische displaytechnologie. “De droom is dat je een stuk flexibel plastic zou kunnen hebben waarop je afbeeldingen in volle kleur kunt aanbrengen en die je bij fel zonlicht kunt lezen” zegt Professor Vinothan N. Manoharan, auteur van de studie.

Bronnen: Asian Scientist, SEAS Harvard

Afbeeldingen: The Cornell Lab of Ornithology, SEAS Harvard