Nyomtatható szerkezeti színek

A japán Kóbei Egyetem számolt be arról a remek fejlesztésről, amelyben olyan festéket állítottak elő, amely rendkívül könnyű, nem színjátszó, nem fakul, és nyomtatható. Az ehhez szükséges dolog mindössze a szilícium, amelyből szinte tökéletes gömb alakú, mikroszkopikus szemcséket állítanak elő. Az ezekből felépített rendkívül vékony festékréteg környezetbarát alternatívát is jelent a hagyományos pigmentekkel szemben.

A szerkezeti színek olyan színek, amelyek nem különféle pigmentek, hanem a fény és az anyag közti fizikai kapcsolat révén alakulnak ki. A speciális, szabályos, rácsszerű nanoszerkezetű anyagon fény interferencia jön létre, amelyből bizonyos színek születhetnek. A természet számtalan helyen alkalmazza ezt a színezést a színjátszó és a kék madártollaktól kezdve egyes növényeken át az ásványokig. A nanoszerkezet rácsának felépítése és mérete határozza meg azt, hogy milyen szín jöhet létre a segítségével.

Amennyiben ezt a típusú színezést szeretnénk utánozni, igazából ma már nincs nehéz dolgunk, azonban egyelőre nehezen létrehozhatóak a nanoméretű szerkezetek, és a legtöbb ilyen festék csak bizonyos irányból nézve mutatja a kívánt árnyalatot – vagyis színjátszó. A kóbei kutatók néhány éve azonban új megközelítésből fogtak bele ebbe a festékgyártásba. Kristályos szilícium nanorészecskéket állítottak elő, amelyek gömbölyűek, és képesek a szivárvány minden színét létrehozni. A gömböcskék mérete határozza meg azt, hogy milyen árnyalatot jeleníthetnek meg a segítségükkel. A friss eredményeik, amelyek a ACS Applied Nano Materials folyóiratban jelentek meg, már arról számoltak be, hogy a nanorészecskékből egyszínű festékbevonat is készíthető.

Ez esetben a szemcsékkel nem a klasszikus interferencia módszerét használják ki, ezért nem is színjátszó az így kialakított festék. Ehelyett a fény szóródása a fizikai jelenség, amely közrejátszik. Amennyiben a szemcseméret a fény hullámhosszához fogható mérettartományú, az adott hullámhosszt igen erősen szórja majd a részecske. Ez pedig azt jelenti, hogy egyedül a szemcseméret határozza meg azt, milyen színűnek is látjuk.

A 100-200 nanométeres szilícium szemcsékből álló festékréteg négyzetméterenként kevesebb mint fél gramm tömegű, ez a világ legkönnyebb festéke jelenleg! A kísérletek alapján még az se szükséges, hogy igen sűrűn álljanak a szemcsék egymás mellett, sőt, még élénkebb a szín, ha hézagos elhelyezkedésűek. Ez annak köszönhető, hogy rendkívül hatékony a fényszórásuk.

A repülőgépeket borító festékek sok száz kilót nyomnak, azonban a most fejlesztett módszerrel ez hatalmas mértékben csökkenthető. A kisebb tömegű gép több hasznos terhet jelenthet, vagy épp üzemanyag-megtakarítást.