Программируемые наносферы раскрывают 500-миллионолетние секреты природы

Концептуальная иллюстрация исследования. Автор: Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202504116

500 миллионов лет назад природа создала удивительный механизм: яркие, переливающиеся цвета, возникающие благодаря микроскопическим структурам в перьях, крыльях и раковинах, которые особым образом отражают свет. Теперь исследователи из Тринити-колледжа в Дублине сделали значительный шаг в использовании этого механизма для передовых материалов.

Команда под руководством профессора Колма Делани из Школы химии Тринити-колледжа и AMBER (Ирландского центра исследований передовых материалов и биоинженерии) разработала инновационный метод создания и программирования структурных цветов с использованием технологии микрофабрикации.

Это открытие может найти применение в экологическом мониторинге, биомедицинской диагностике и фотонике. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.

Ключевым аспектом прорыва стало точное управление самоорганизацией наносфер — сложной задачей в материаловедении. Аспирантка Теодора Фараоне использовала высокоточную 3D-печать для контроля расположения наносфер, что позволило создавать все цвета радуги.

«Это была главная задача проекта ERC», — сказал профессор Делани, который направляется в Университет Пердью для презентации результатов на конференции MARSS. «Теперь мы можем точно настраивать наноструктуры для получения программируемых цветов».

Микроскопические пиксели, созданные с помощью лазерной записи, демонстрируют широкий спектр структурных цветов. Автор: профессор Колм Делани

Доктор Цзин Цянь, специалист по компьютерному моделированию, подтвердила результаты экспериментов с помощью симуляций, раскрыв механизмы самоорганизации наносфер.

Уже сейчас технология сочетается с чувствительными материалами для создания микроскопических сенсоров, меняющих цвет в реальном времени. Эти разработки ведутся в рамках проекта IV-Lab при участии Итальянского института технологий.

«Сотрудничество было ключевым фактором — сочетание химии, материаловедения и физики позволило нам использовать механизмы, которые природа совершенствовала миллионы лет», — отметил профессор Делани.

Дополнительная информация: Teodora Faraone et al, Direct Laser Writing of Polymer Nanocomposites for Tunable Structural Color, Advanced Materials (2025). DOI: 10.1002/adma.202504116