Ученые получили все цвета радуги без красок

В Высшей школе конвергентных наук и технологий Корейского университета и Корейского института науки и технологий (KU-KIST) получили структурный красный цвет — последний, который долго не давался ученым.

Большинство синтетических цветов получают с помощью пигментов — химических веществ, которые поглощают одни длины волн и отражают другие. Структурные красители задают цвет по другому принципу — они состоят из наночастиц, размер которых определяет, какие волны отражаются.

Такие структуры не выцветают на солнце, не смываются и не стираются. Но проблема в том, что наночастицы лучше рассеивают короткие, синие волны — примерно как в случае с голубым небом. Этот фоновый синий примешивается к отраженному, и особенно трудно добиться чистых цветов в длинноволновой, красной части спектра.

В KU-KIST нашли решение, о чем рассказали в Proceedings of the National Academy of Sciences. Там создали коллоидные частицы с крошечной золотой сердцевиной диаметром всего 20 нанометров, окруженной оболочкой из оксида кремния. Золото выбрали за его полезное оптическое свойство — оно поглощает свет с короткими длинами волн, эффективно отфильтровывая синий еще до того, как тот исказит отраженный цвет.

Этот «золотой песок» размешали в прозрачной смоле с показателем преломления, очень близким к таковому у самих частиц — это еще больше уменьшило нежелательное рассеяние внутри материала. В результате получился чистый красный структурный цвет.

Материал можно наносить прямо на поверхности и закреплять ультрафиолетовым излучением, получая тонкую прочную пленку. С частицами диаметром 230 нанометров материал отражает только красные волны — давая насыщенный красный цвет даже на ярком солнце. Уменьшение частиц до 180 нм смещает цвет в зеленый, а 160 нм дают глубокий синий.

Таким образом, меняя размер частиц, можно получить все цвета радуги — и пигменты для этого не нужны.

Цвет не меняется в зависимости от угла обзора — это важное преимущество перед другими методами получения структурного цвета. Поскольку цвет возникает внутри, а не на поверхности, материал обещает быть исключительно износостойким.

В перспективе структурные красители могут вытеснить обычные. Преимуществ у них масса, применения могут быть весьма обширными — от строительства и архитектуры до полиграфии и защиты от подделок. А стоимость не будет значимым ограничением — доля золота в структурном цвете по массе ничтожно мала.

Физика цвета: как мы видим цвета и чем уникален цвет 2026 года «облачный танцор»

В Японии изобрели струйную печать, которая не выцветает в принципе

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX