رنگ بسيار زيباي آبي در پرندگاني نظير شنل نيلي(Indigo Bunting) نه به خاطر رنگدانه‌ها بلكه به خاطر تداخل نور پراكنده شده از ساختارهاي پراكننده‌ي نور كه به طور كاتوره‌اي در پرها قرار گرفته‌اند است. مي‌توان در مواد مصنوعي از اين به اصطلاح «رنگ آميزي ساختاري» (structural coloring) تقليد كرد اما نه صنعت و نه طبيعت نتوانسته است از عهده‌ي توليد رنگ قرمز با اين مكانيسم برآید. يك تحقيق جديد اين غيبتِ طول موج‌هاي بلند را توضيح داده و طراحي موادي را پيشنهاد كرده است كه بتوانيم تماماً رنگ قرمز را ببينيم.

رنگ‌هاي ساختاري آن‌هايي هستند كه از ميكروساختارهاي ماده ناشي مي‌شوند. نوري كه از اين ساختارها پراكنده مي‌شود طوري تداخل مي‌كند كه (بسته به فاصله‌ي بين عناصر آن ساختار) طول موج‌هاي خاصي در پراكندگي غالب مي‌شوند. اگر چنين ساختاري مانند يك بلور منظم باشد، ماده مي‌تواند «رنگين كماني» شود: يعني بسته به زاويه‌ي ديد، رنگ آن‌ها تغيير مي‌كند. برعكس وقتي عناصر پراكنده كننده نامنظم باشند، مثلاً در پرهاي پرندگان آبي و بال‌هاي برخي سوسك‌هاي بنفش، در همه‌ي زوايا همان رنگ ساختاري را مي‌بينيم.

سوفيا مگ كيريادو Sofia Magkiriadou و همكارانش در دانشگاه هاروارد دريافتند كه تا به حال هيچ رنگ قرمزي (يا نارنجي يا زرد در آن ماده) توسط رنگ آميزي ساختاريِ مستقل از زاويه ايجاد نشده است. براي توضيح چرايي اين مسئله، آن‌ها نور پراكنده شده از نوع خاصي از «شيشه‌ي فوتونيك» را كه در آن دانه‌هاي پلاستيكي با اندازه‌هاي مختلف به طور كاتوره‌اي تعبيه شده بود بررسي كردند. به ازاء دانه‌هاي كوچك، بيشتر نور خروجي- همانطور كه انتظار مي‌رفت- در طول موج آبي بود كه به متوسط فاصله‌ي دانه-تا-دانه ربط داشت. اما در دانه‌هاي بزرگتر، نور قرمز انتظاري تحت الشعاع قله دومي در طول موج‌هاي كوتاهتر قرار مي‌گرفت. نويسندگان اثر آن را ناشي از نوري مي‌دانند كه به هريك از دانه‌ها وارد شده و از سطح عقبي آن باز مي‌تابد. اين پس پراكندگي نوعاً در محدوده‌ي UV است ولي در دانه‌هاي بزرگتر به سمت مرئي حركت مي‌كند. پژوهشگران نامبرده توضيح مي‌دهند كه چطور با فرونشاندن پس پراكندگي از طريق دانه‌هاي سوراخداري كه به طور ويژه طراحي شده باشند مي‌توان مواد رنگيِ ساختاري با رنگ قرمز ساخت.

اين تحقيق در Physical Review E به چاپ رسيده است.

منبع