Каждая краска в современном мире приобретает определенный цвет благодаря присутствию молекул пигмента. Они поглощают некоторые длины волн света и отражают другие, но ученые из университета Центральной Флориды Дебашис Чанда разработал совершенно новый вид краски, вдохновленный крыльями бабочки. Так называемая плазмонная краска использует наноразмерные частицы для создания различных цветов без использования нескольких пигментов.

Некоторые пигменты используются уже тысячи лет, а другие являются более поздними синтетическими творениями. Главный недостаток такого окрашивания заключается в том, что нужна новая молекула для каждого цвета. Кроме того, некоторые молекулы пигмента являются редкими или даже токсичными. Например, кобальтовый синий — один из самых популярных оттенков синего, но эта смесь оксида кобальта и оксида алюминия опасна при проглатывании или вдыхании.

Чанда создала плазмонную краску на основе крыльев бабочки, которые обладают свойством, известным как структурный цвет. У бабочек геометрическое расположение бесцветных материалов может отражать, рассеивать и поглощать свет для создания разных цветов. Краска работает аналогичным образом, используя наночастицы алюминия и оксида алюминия. Чанда и его команда создали исходный материал, покрыв зеркало наночастицами. Расстояние между частицами определяет, как материал взаимодействует со светом и цвет, который мы воспринимаем, глядя на него. Чтобы преобразить эти материалы в краску, команда отколола наночастицы и смешала их с коммерческим связующим веществом.

Традиционная краска со временем тускнеет из-за того, что молекулы пигмента теряют способность поглощать фотоны. Это не проблема с нанотехнологической краской, описанной в новом исследовании. Наночастицы не меняются со временем — они всегда преломляют свет одинаково. 

«Как только мы покрасим что-то структурным цветом, он таким останется на века», — говорит Чанда.

Цветные хлопья смешивают с раствором для создания краски.

Плазмоническая  краска обладает и некоторыми другими полезными качествами. Благодаря большому отношению площади к толщине, для выполнения работы требуется меньше краски (толщина слоя около 150 нанометров). По оценкам Чанда, вам понадобится всего 1,3 кг плазмонной краски, чтобы покрыть Боинг-747, для кoтopoгo oбычнo тpeбyeтcя бoлee 450 кг стандартной кpacки. Это может означать значительную экономию средств. Кроме того, плaзмoннaя кpacкa oтpaжaeт вecь инфpaкpacный cпeктp, сохраняя температуру материала на 25-30 градусов ниже по сравнению с обычной краской, что снижает потребление энергии при охлаждении.

Далее команда планирует провести дополнительные исследования потенциальных энергосберегающих свойств краски и доказать, что она может быть жизнеспособным коммерческим продуктом. В настоящее время плазмонную краску можно производить только небольшими партиями с помощью лабораторного оборудования, но промышленную краску необходимо производить в гораздо больших количествах.