طبقة نانوية تكسو المجسمات بألوان لامعة لا تتبدل مع زاوية النظر

عرض فريق تقوده جامعة كوبيه اليابانية طلاء رقيقا يمنح الأجسام ثلاثية الأبعاد ألوانا بنيوية زاهية من دون استخدام صبغة. لا يتجاوز الطلاء سمك طبقة واحدة من الجسيمات النانوية، ومع ذلك عكست أفضل العينات أكثر من 75% من الضوء المرئي الساقط عليها.

تعتمد التقنية المنشورة في دورية Small Structures على كرات ذات نواة من السيليكون وغلاف من السيليكا. يبلغ قطر الكرة نحو ربع ميكرومتر. وبدلا من امتصاص أطوال موجية محددة كما تفعل الأصباغ التقليدية، تشتت الجسيمات ألوانا بعينها بفضل ظاهرة بصرية تسمى رنين مي.

الجديد هنا ليس اللون البنيوي وحده، فقد سبق للفريق إنتاج ألوان لا تتبدل كثيرا مع زاوية النظر على أسطح أبسط. الإضافة الأساسية هي تغليف مجسمات يصل حجمها إلى نحو 10 سنتيمترات، مع إمكان ضبط اللمعان ووضع طبقة حماية لا تغيّر درجة اللون بدرجة ملحوظة.

يبدأ الطلاء بنشر الجسيمات في طبقة عائمة عند الحد الفاصل بين الماء والهواء. يوضع الجسم المراد طلاؤه تحت هذه الطبقة، ثم ينخفض مستوى الماء فتستقر الصفيحة النانوية حول سطوحه. أتاحت نسخة معدلة من طريقة لانغموير-شيفر تغطية نماذج مثل سيارات الألعاب، بدلا من طباعة كل وجه منفصلا.

تتغير ألوان بنيوية كثيرة في الطبيعة، مثل ألوان بعض أجنحة الفراشات، عندما تتغير زاوية المشاهدة لأن البنى المجهرية تعمل معا كنظام دوري. أما في هذه التقنية فيولد كل جسيم من السيليكون رنينه الخاص، ما يخفف التقزح حتى عندما لا تنتظم الجسيمات في بلورة مثالية.

كما تحكم الباحثون في مظهر السطح من دون تبديل تركيبة الجسيمات. فقد أدى اختلاف تجهيز القاعدة إلى طلاء لامع أو أقل لمعانا. وبعد ذلك أضاف الفريق غطاء شفافا واقيا مع تغير طفيف فقط في اللون المقاس، وهي خطوة أولية مهمة لأن الجسيمات المكشوفة ستكون عرضة للتلف في المنتجات الحقيقية.

قد تفيد الفكرة مستقبلا في الطلاءات الخفيفة أو الأسطح الزخرفية والشاشات التي تتطلب ألوانا لا تعتمد على أصباغ قابلة للبهتان. لكن التجربة تثبت إمكان التصنيع في المختبر، ولا تقدم بديلا جاهزا للدهانات الصناعية.