Исследователи из Университета Суррея разработали новую инновационную технику, позволяющую имитировать одно из величайших достижений природы - естественный цвет структуры.
После углубленных исследований, объясняющих физику фотонной запрещенной зоны в структурированных фотонных материалах, был разработан новый метод для характеристики внутренних структур природных материалов и воспроизведения их взаимодействия со светом с помощью 3D-печати керамики. Внутренняя структура материалов и их локальная однородность определяют их способность диффузно поглощать, отражать и пропускать свет.
В ходе этого исследования исследователи обнаружили прямую связь между однородностью внутренней структуры (в масштабах длин волн) и ее способностью блокировать определенные длины волн в природных материалах. Вооружившись этими знаниями, исследователи разработали новую математическую метрику для измерения того, какие фотонные структуры лучше всего контролируют распространение света, что позволяет разрабатывать новые материалы с различными функциональными возможностями в зависимости от потребностей.
Проверяя теорию, исследователи с помощью керамического 3D-принтера разработали первую в истории аморфную структуру гироида (триамона) с запрещенной зоной, которая похожа на структуру, обнаруженную в крыльях некоторых бабочек. Подобно структурам, встречающимся в природе, эти структуры могут отражать и поглощать свет, звук и длину тепловых волн, что привело к созданию теплоотражающих оконных пленок и красок для повышения энергоэффективности зданий и транспортных средств..
Ведущий автор доктор Мариан Флореску из Университета Суррея сказал: «Поистине удивительно, что то, что мы считали искусственным замыслом, может естественным образом существовать в природе».
"Это открытие повлияет на то, как мы будем разрабатывать материалы в будущем, чтобы управлять их взаимодействием со светом, теплом и звуком."
Это исследование было опубликовано в журнале Nature.