25 март 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Ще можем ли да оцветяваме без химия, като крилата на пеперудите (видео)

Инженери контролират преливащите се цветове в капчици

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 март 2019 в 09:2410770

Виждали ли сте как фини водни капчици конденз върху стъкло сияят с цветовете на дъгата?

Учените вече знаят точно как се случва това и могат да контролират този красив набор от цветове, съобщава MIT News.

Това ново изследване, публикувано наскоро в Nature, ще позволи да се оцветяват предмети в ярки цветове без химически багрила, а само благодарение на микрострукрурата на повърхността им, подобно крилата на пеперудите.

via GIPHY

Ако капките са на прозрачна повърхност и се осветяват от лампа, те ще заблестят. Освен това, капчиците с еднакъв размер произвеждат един и същи цвят.

Фокусът е в начина, по който формата на водната капчица взаимодейства със светлината, произвеждайки различни дължини на вълните, които възприемаме като различен цвят.

Когато светлината влезе в капката, тя отскача около вътрешната повърхност, преди да се появи отново. Тъй като размерът на капката оказва влияние върху това прескачане, той влияе върху получения цвят, който виждаме.


Схема: MIT

Това явление, при което структурата на даден обект произвежда цвета, се нарича, естествено, структурен цвят. Това е често срещано явление в природата - крилата на пеперудата или кожата на хамелеона, например, изглеждат цветни за нас, тъй като светлината се отразява от техните микроструктури.

Чрез изучаване на взаимодействието на светлината с водните капки инженерите  разработват модел за прогнозиране на цвета, който водната капчица ще произведе при специфични структурни и оптични условия.

Когато Ейми Гудлин (Amy Goodling) и Лорън Зазар (Lauren Zarzar) от Университета на Пенсилвания започват да изучават капчици емулсии, те забелязват, че капките изглеждат сини, и се обръщат за обяснение към инженера-механик от Масачузетския технологичен институт Матиас Кол (Mathias Kolle).

Първоначално изследователите смятат, че може да е подобно на механизма на пречупване, който произвежда дъги от сферичните водни капчици.

"Първоначално следвахме този произвеждащ дъгата ефект", разказва инженерът от MIT Сара Нагелберг (Sara Nagelberg). „Но се оказа нещо съвсем различно”.

Капките, разположени върху повърхността, са полусферични, а не сферични като мъглата, която създава дъгата, и това е важна разлика. Тази полусферична форма дава възможност за явление, което не е възможно при сферите.

Нарича се пълно вътрешно отражение - когато светлината влезе в плътна среда от по-малка плътна среда под висок ъгъл, това води до 100% -но отразяване на светлината без никакво пречупване вътре в тази по-плътна среда (в този случай - стъклената повърхност на петриевото блюдо).

Схема: Wikimedia Commons

Когато светлинният лъч попадне в капчицата, той обикаля, отскачайки около повърхността, а след това излиза навън под друг ъгъл. Как ще се комбинират светлинните лъчи при излизане е един от факторите, които допринасят за образуването на цвят.

Други фактори, които влияят на получения цвят включват размера, кривината и коефициента на пречупване на капката, както и използваната светлина. Всичко това се взема под внимание от предсказващия модел.

След това екипът тества модела, пръскайки равномерен слой капчици върху петриево блюдо или прозрачен филм, осветявайки го с ярка светлина и движейки камерата. Последното променя ъгъла, под който отразената светлина влиза в окото, като по този начин влияе върху цвета.

Размерът на капката също има значение. По-големите капки произвеждат повече червени цветове, които се образуват от по-дългите дължини на вълните, докато по-малките капки изглеждат сини, произведени от по-късите дължини на вълните.

Освен това екипът експериментира с покритие, имитиращо капчици с различни размери върху филм, за да определи дали могат да бъдат постигнати множество цветове, както и да направят твърди прозрачни микроструктури във формата на капчици, за да определят дали моделът може да се приложи към тях.

Въз основа на тези резултати екипът смята, че всъщност може да се произвеждат пигменти, които не разчитат на химически багрила.

"Синтетичните багрила, използвани в потребителските продукти, за да създадат ярки цветове, може да не са толкова здравословни, колкото би трябвало да бъдат. Тъй като някои от тези багрила са по-силно ограничени, фирмите питат, можем ли да използваме структурни цветове, за да заменим потенциално нездравословните багрила?" - разказва Кол.

С този модел може би можем.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.