In het dierenrijk vind je de prachtigste, knallende kleuren. Van de felrode kop van de geelvleugel-ara tot de schitterend blauwe vleugels van de morpho-vlinder. Onderzoekers tonen nu aan dat het intense rood en geel in de natuur geproduceerd wordt door pigment, maar dat het diepe blauw het resultaat is van de structuur van het oppervlak.
Onderzoekers van de University of Cambridge, in Engeland, berekenden nauwkeurig welke kleuren kunnen ontstaan op oppervlakken met verschillende structuren. Ze keken hierbij enkel naar intense kleuren die vanuit elke hoek zichtbaar zijn. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de diepblauwe vleugels van de morpho-vlinder. Of je nu vanaf de zijkant of van boven ernaar kijkt, het blauw is altijd even intens.
Uit hun berekeningen bleken dat oppervlaktestructuren alleen een beetje groen, blauw en voor mensen onzichtbaar uv-licht op kunnen leveren. Rood en geel kunnen onmogelijk zo ontstaan. Die kun je alleen maken door pigment toe te voegen.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Pigment en structurele kleur
Verschillende kleuren zijn verschillende golflengtes licht. Blauw licht heeft bijvoorbeeld een korte golflengte. En een rood oppervlak weerkaatst enkel het rode licht, met een relatief lange golflengte. Bij rood pigment absorberen de pigmentmoleculen alle kleuren licht, behalve rood.
Structurele kleur ontstaat door de manier waarop licht weerkaatst op een pigmentloos oppervlak, ten gevolge van een structuur ter grootte van enkele miljoensten van een millimeter. Die minuscule structuur zorgt ervoor dat licht met een korte golflengte anders weerkaatst dan licht met een lange golflengte. Hierdoor doven sommige golflengtes licht uit, terwijl andere versterken. Dat kan diepe, intense kleuren opleveren. De structurele kleur diepblauw ontstaat bijvoorbeeld doordat het gereflecteerde blauwe licht versterkt raakt, terwijl de andere kleuren uitdoven.
Structurele kleuren komen bijna uitsluitend voor in de natuur, op vlindervleugels, vogelveren en bij insecten. Mensen proberen ook kunstmatige structurele kleuren te maken, omdat ze een veilig en milieuvriendelijk alternatief kunnen zijn voor verf en coatings. Die gebruiken namelijk pigment, dat vaak schadelijke ingrediënten bevat.
Onbereikbaar rood
Uit de berekeningen van de onderzoekers blijkt dat als je de structuur zo kiest dat het rode licht – met een lange golflengte – versterkt, dat het ‘korte’ blauwe licht óók altijd versterkt wordt. Het lijkt dus onmogelijk om op deze manier een intense rode kleur te produceren die vanuit elke kijkhoek zichtbaar is. Het wordt namelijk altijd ‘vervuild’ door andere kleuren licht, mailt lichtwetenschapper Lukas Schertel van de University of Cambridge.
Volgens de onderzoekers is het wel mogelijk om rood als structurele kleur te produceren als je de eis loslaat dat het vanuit elke hoek zichtbaar moet zijn. Je kan dus een oppervlak maken dat rood kleurt als je er vanuit de juiste richting naar kijkt. Een andere strategie is om pigment en structurele kleur te combineren.
