Sciencemag.cz
Doporučujeme
Živé organismy své barvy tvoří cca dvěma hlavními způsoby – pomocí pigmentů a jako tzv. strukturální barvy. V prvním případě je základem absorpce světla, ve druhém jeho rozptyl, jehož se dosahuje pomocí konkrétní geometrie (poznámka: za hlavní rozdíl by se snad dalo brát, že pigment po mechanické destrukci, rozemletí apod., své optické vlastnosti nezmění).
Strukturální barvy využívají motýli a další hmyz, ale i někteří ptáci. Strukturální barvy se dále dělí na matné a lesklé (opalizující). V zásadě lze říct, že pravidelné, „krystalické“ nanostruktury vytváření opalizující strukturální barvy, které se mění v závislosti na úhlu pohledu. Naopak neuspořádané, „korelující“ nanostruktury vytvářejí barvy matné, na úhlu pohledu nezávislé.
Strukturální barvy neblednou, takže by mohly být zajímavé i pro naše vlastní aplikace; mnohé pigmenty jsou navíc toxické. Nový výzkum publikovaný Proceedings of the National Academy of Sciences ale ukázal, že strukturální barvy mají některá omezení.
Náhradou klasických barviv by pochopitelně mohly být pouze strukturální barvy matné. Většina strukturálních barev v přírodě patří ale do kategorie těch lesklých, matné jsou téměř výhradně modré a zelené tóny. Konkrétně strukturální červenou lze prakticky vytvořit pouze jako opalizující, nikoliv jako nezávislou na úhlu pohledu, totéž platí pro oranžovou a žlutou. Tak to funguje v přírodě a podobné výsledky teď dalo i počítačové modelování různých nanostruktur. Závěr zní, že příslušná barva by nikdy nebyla čistá ani dostatečně sytá. Má to mít zásadnější fyzikální důvod, kvůli kombinaci jednonásobného a vícenásobného rozptylu a příspěvků korelovaného rozptylu se prostě červená, oranžová nebo žlutá dá vytvořit jen stěží.
Na druhé straně se stále analyzovaly především nanostruktury, které se vyskytují v živé přírodě. Třeba by matné strukturální barvy celého spektra šlo vytvářet pomocí jiných druhů nanostruktur, např. tzv. vícevrstvých hierarchických struktur, jejich fungování ale zatím pořádně nerozumíme.
Gianni Jacucci et al, The limitations of extending nature’s color palette in correlated, disordered systems, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2010486117
Zdroj: University of Cambridge/Phys.org
