Группа исследователей из США, Китая и Бельгии разработала технологию получения частиц разных цветов с помощью комбинации двух материалов — ядра частицы из искусственного меланина и верхнего слоя из диоксида кремния. Когда такие частицы соединяются в большие кластеры, они образуют фотонный кристалл. Регулируя соотношение материалов в частице, исследователи научились получать желаемый цвет. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Известно, что в природе не все организмы окрашены с помощью пигментов определенных цветов. Часть из них, например многие насекомые, используют структурную окраску. Она основана на образовании фотонных кристаллов, в которых оптические свойства меняются с периодом, сопоставимым с длиной волны. Исследователи научились воспроизводить такие структуры, но существующие технологии слишком сложны для практического применения.

Авторы новой работы нашли другой способ производства структурных пигментов. Для этого они использовали искусственный меланин практически черного цвета и диоксид кремния. Исследователи объединили их в единые частицы с меланиновым ядром и поверхностью из диоксида кремния. Но поскольку сами по себе такие частицы еще не дают ярких и регулируемых цветов, ученые поместили их в воду, куда затем добавили органический растворитель.

После перемешивания полученной жидкости вода разбилась на отдельные капли с частицами в них. В результате плотность частиц увеличилась, и они организовались в супрамолекулярные комплексы. Благодаря такой структуре комплексы приобрели окраску, причем ее цвет зависел от соотношения размеров меланинового ядра и диоксидной поверхности.

Авторы работы отмечают, что разработанная ими технология довольно проста, а полученные с ее помощью краски устойчивы и биосовместимы, благодаря чему их можно использовать в задачах самого широкого спектра.

Недавно китайские ученые создали структурно-окрашенный гидрогель со свойствами самозаживления. Цвет конечного материала можно изменять в соответствии с тем же принципом — за счет подбора структурных элементов определенного размера в процессе его создания.