Met een speciale nanostructuur is de kleur van de felblauwe vogelspin Poecilotheria metallica nagebootst.
De 'Gooty tarantula', vernoemd naar een Indiaas dorp waar hij voor het eerst gevonden werd, is een bijzondere achtpoot. Hij is behoorlijk giftig en moeilijk te fokken, waardoor spinnenverzamelaars gek zijn op het bedreigde dier. Opvallendst aan de spin is echter de bijzonder blauwpaarse kleur van het lichaam en de poten.
Die kleur wilden onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology nabootsen met nanotechnologie. Ze bouwden een structuur die ze ontleenden aan de vogelspin zelf. Die krijgt zijn blauwe kleur doordat de haren een meerlaagse bloemachtige structuur blijken te vormen. Met behulp van computersimulaties werd het reflectiepatroon van de spin geanalyseerd, waarna de onderzoekers de microstructuur nabouwden op de computer. Dat bouwplan werd vervolgens met een nano-3D-printer geproduceerd.
Het idee dat groefachtige structuren mooie kleuren maken is niet nieuw. Wie een CD pakt, omkeert en in het licht houdt ziet er altijd het complete spectrum van de regenboog. Dan blijkt ook dat de kleur heel erg afhangt van de kijkhoek; verandert die iets, dan verschuift het kleurpatroon of zijn de kleuren minder opvallend.
De nanobloem heeft daar geen last van: de blauwe kleur blijft intact, zelfs als de kijkhoek varieert met zo'n 160°. Dat is te danken aan een bijzondere structuur van het oppervlak, die veel ingewikkelder is dan die van een CD-groef.
Volgens de onderzoekers blijft de kleur over zo’n brede hoek van kijken intact omdat het oppervlak overgaat van nanovormen naar microvormen. Dat zorgt voor een homogene reflectie en voorkomt kleurverandering.
De kleur is aan te passen door met de afmetingen van de bloemachtige doorsnede te spelen. Op die manier ontstaat de mogelijkheid om kleuren te genereren zonder gebruik van pigment, maar puur op basis van de structuur van het oppervlak. Aangezien pigmenten in textiel en cosmetica soms giftig kunnen zijn, is vervanging hiervoor welkom.
De grootste uitdaging voor grootschalige toepassing is de printtechniek die nodig is voor de bloemstructuur. De nano-3D-printers staan pas aan het begin van hun ontwikkeling en zijn dus nog duur, onpraktisch en imperfect.
De financiering van het project gebeurde met crowdfunding.
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.