Это самая легкая краска в мире

Дайна Баумайстер, содиректор Центра биомимикрии в Университете штата Аризона, не удивлена, что у живописи так много скрытых функций. «Это фантастическая демонстрация того, что возможно, когда мы переосмысливаем наши проекты, спрашивая совета у природы», — говорит он.

Для всех его несовершенства, живопись трудно превзойти. Люди используют пигменты на протяжении тысячелетий, поэтому производители красок освоили приемы получения нужного вида. «Они точно знают, какую добавку добавить, чтобы изменить глянец; они могут сделать его ярче или тонировать — все это они придумали за сотни лет», — говорит Чанда.

Новые формы живописи должны быть инновационными помимо этого — в области физики, а не только эстетики. Однако сотрудники лаборатории Чанды случайно наткнулись на его изобретение. Не успели покрасить. Они хотели сделать зеркало, в частности, длинное сплошное алюминиевое зеркало, построенное с помощью устройства, называемого электронно-лучевым испарителем. Но при каждой попытке они замечали крошечные «наноостровки», скопления атомов алюминия, достаточно крошечные, чтобы быть невидимыми, но достаточно большие, чтобы нарушить яркость зеркала. Наноостровки появились на поверхности того, что теперь, к сожалению, перестало быть сплошным зеркалом. «Это очень раздражало, — вспоминает Чанда.

Затем пришло озарение: это разрушение что-то делало. полезный. Когда окружающий белый свет попадает на наночастицы алюминия, электроны в металле могут возбуждаться — колебаться или резонировать. Но когда размеры уменьшаются до наномасштаба, атомы становятся более требовательными. В зависимости от размера наночастицы алюминия ее электроны колеблются только для определенных длин волн света. Это отражает окружающий свет как часть того, что было: один цвет. Наслоение алюминиевых частиц на отражающую поверхность — вроде того зеркала, которое они пытались построить — усиливало цветовой эффект.

Какой цвет? Это зависит от размера наноостровков. «Просто изменив размер, вы действительно можете создать каждый цветов», — говорит Чанда. В отличие от пигментов, которые требуют другой базовой молекулы, такой как кобальт или слизь фиолетовой улитки– для каждого цвета основной молекулой для этого процесса всегда является алюминий, только разрезанный на кусочки разных размеров, которые колеблются в свете с разными длинами волн.

Пришло время рисовать. Процесс группы начинается с очень тонкого листа двустороннего зеркала. Исследователи покрыли каждую сторону прозрачным прокладочным материалом, который помогает усилить цветовой эффект. Затем они выращивают островки металлических наночастиц с обеих сторон листа. Чтобы сделать этот материал совместимым со связующими веществами или маслами, используемыми в живописи, они растворяли большие листья в цветные хлопья размером примерно с сахарную пудру. Наконец, набрав достаточное количество цветов для маленькой радуги, они могут нарисовать бабочку.

Поскольку структурный цвет может покрыть всю поверхность тонким сверхлегким слоем, Чанда считает, что это изменит правила игры для авиакомпаний. Боингу 747 требуется около 500 кг краски. По его оценкам, его картина могла бы покрыть ту же площадь весом в 1,3 килограмма. Это более 1000 фунтов с каждого самолета, что уменьшит количество топлива, необходимого для полета.