Culoarea structurală
Acest articol este o schiță privind domeniul culorilor , fizicii și biologiei .
Vă puteți împărtăși cunoștințele îmbunătățindu-le ( cum? ) Conform recomandărilor proiectelor corespunzătoare .
O culoare structurală este o colorație produsă de interferențe asupra structurilor cu o dimensiune apropiată de lungimea de undă a luminii vizibile , spre deosebire de culorile obișnuite, a căror cauză este absorbția , la nivel molecular , a luminii. ”Parte a radiației electromagnetice prin materialele colorante .
Culorile structurale, deși mai puțin frecvente decât culorile pigmentare, sunt abundente în natură. Mai multe specii de animale produce, din penele de păun sau rața la irisul de culoare lumina ochilor .
Principiu
Când structura unui corp are alternanțe regulate de părți care reflectă sau transmit lumină și altele care o absorb , cu o frecvență spațială de același ordin de mărime ca lungimea de undă a luminii (1 până la 10 µm ), formează o rețea de difracție capabil să descompună lumina în componente monocromatice , de culoare variabilă în funcție de direcție.
Straturile semireflexive de aceeași dimensiune dau naștere aceluiași fenomen. Când aceste straturi includ reliefuri microscopice, ele pot constitui oglinzi care reflectă o lungime de undă preferată.
Culorile structurale din câmpul vegetal și animal, destul de frecvente, deși mult mai rare decât culorile pigmentare, pot proveni dintr-un aranjament mai complex al acestor structuri elementare, producând un aspect irizat . Chromatophoric celulele care dau pielea animalelor culoarea lor printr - un efect de structuri sunt numite schemochromes .
Istoric
Savantul englez Robert Hooke a fost primul care a studiat culoarea penelor de păun. Examinând o probă la microscop , el observă împărțirea părților din pene în bucăți mici, variația culorii în funcție de direcția de observare și dispariția acesteia când penei se scufundă în apă. Isaac Newton relatează aceste observații cu difracție în Opticks .
Un secol mai târziu, Thomas Young atribuie irizarea interferenței dintre reflexiile a două (sau mai multe) straturi subțiri, combinată cu refracția luminii pe măsură ce trece prin aceste filme. Geometria determină că la unele unghiuri razele reflectate de cele două suprafețe se adună ( interferează constructiv ), în timp ce la alte unghiuri razele se anulează. Deci, culori diferite apar în unghiuri diferite.
Exemple
Culoarea albastră structurală este creat de Bragg reflexie de la microfibrile de celuloză stivuite în spirală în pereții celulelor ( de exemplu , foi de Sélaginelles , marmorate boabe Pollia condensata care produc cel mai albastru strălucitor al tuturor țesuturilor vii). De asemenea, este creat din stivuirea membranelor tilacoide ale cloroplastelor din frunze (exemple: Phyllagathis (es) , Begonia ). Iridescența petalelor anumitor Hibiscus provine din nanostructurile de suprafață care au ca efect o rețea de difracție optică asupra luminii.
În tărâmul animalelor, ca și în iris , pe penele de păsări și pe aripile de fluture, lumina este amestecată de o gamă de jocuri de lumină ( mecanisme fotonice ), inclusiv grătare de difracție , oglinzi selective, de cristale fotonice , fibre de cristal, matrice de nanocanale și proteine configurație variabilă. O mare parte din aceste trăsături minuscule corespund unor structuri elaborate vizibile la microscopul electronic . Astfel, penele cozii păunului sunt colorate cu pigmenți maronii, dar structura lor minusculă le face albastre, turcoaz și verzi, adesea cu un aer irizat.
Aplicații
Placa Lippmann produsă fără imagini colorante.
Culorile structurale au un viitor în aplicațiile industriale, comerciale și militare, cu suprafețe biomimetice ( asemănătoare naturii ) care ar putea oferi culori strălucitoare, camuflaj adaptabil, comutatoare optice eficiente și sticlă cu reflexie redusă.
Anexe
Bibliografie
Articole similare
linkuri externe
Note și referințe
- (fr) Acest articol este preluat parțial sau în întregime din articolul Wikipedia din limba engleză intitulat „ Structural coloration ” ( vezi lista autorilor ) .
- „ Pigmentarea animalelor ” , pe universalis.fr .
- (în) Yoseph Bar-Cohen, Biomimetics. Inovație bazată pe natură , CRC Press,2016( citiți online ) , p. 319-325
- Bernard Valeur, „ Culoarea animalelor ” ,9 martie 2018(accesat la 20 martie 2020 ) .