Raiul culorilor în pene: Structura inedită a penelor de pescăruș dezvăluită prin raze X

În timpul dinastiei Qing din China, meșterii foloseau pene irizate de pescăruș pentru a decora diverse obiecte, o tehnică cunoscută sub numele de tian-tsui. Cercetătorii de la Centrul pentru Studii Științifice în Arte al Universității Northwestern au utilizat imagistica cu radiații sincrotron pentru a obține o rezoluție nanometrică fără precedent a structurii unice a acestor pene, prezentând descoperirile lor la întâlnirea anuală a Asociației Americane pentru Avansarea Științei.

După cum s-a raportat anterior, natura este cel mai sofisticat nanofabricator. Culorile irizate strălucitoare din aripile fluturilor, bulele de săpun, opalii sau cochiliile gândacilor nu provin din molecule de pigment, ci din modul în care acestea sunt structurate – cristale fototonice naturale. În natură, solzii de chitină (un polizaharid comun insectelor), de exemplu, sunt aranjați ca țiglele unui acoperiș. Esențial, acestea formează o rețea de difracție, dar cristalele fototonice produc doar anumite culori, sau lungimi de undă, de lumină, pe când o rețea de difracție va produce întregul spectru, asemenea unui prismă. În cazul penelor de pescăruș, culoarea se datorează crestele microscopice care acoperă rândurile paralele de fibre de keratină ce cresc de-a lungul axului central.

Cunoscute și sub numele de materiale cu bandă fotonică, cristalele fototonice sunt “reglabile”, ceea ce înseamnă că sunt ordonate precis pentru a bloca anumite lungimi de undă ale luminii, lăsând altele să treacă. Modificând structura prin schimbarea dimensiunii țiglelor, cristalele devin sensibile la o altă lungime de undă. Acestea sunt utilizate în comunicațiile optice ca ghiduri de undă și întrerupătoare, precum și în filtre, lasere, oglinzi și diverse dispozitive anti-reflexie pentru camuflaj.

Poetul din secolul al XIX-lea, Gerard Manley Hopkins, a adus un omagiu penajului strălucitor al pescărușului în poemul său “As Kingfishers Catch Fire”, dar poeții și artiștii chinezi își lăudau frumusețea cu mult înainte de aceasta. Tian-tsui (“punctând cu pescăruși”) este un exemplu primordial al cât de mult erau prețuite aceste pene. Penele erau tăiate și lipite pe argint aurit, folosite ca inlay-uri pentru obiecte precum evantaie, agrafe de păr, ecrane și panouri sau accesorii pentru păr, fiind orientate cu grijă în modele intricate pentru a amplifica nuanțele deslumătoare. Penele erau atât de populare, încât populațiile de pescăruși au fost declarate în pericol după Revoluția Comunistă Chineză. Ultimul atelier tian-tsui s-a închis în 1933.

Echipa de la Northwestern a început să examineze penele de pescăruș în obiectele tian-tsui prin intermediul postdoctorandei Madeline Meier, care are o experiență în chimie și nanostructuri și era interesată să combine această expertiză cu studiile de patrimoniu cultural. Primul pas a fost identificarea speciilor de păsări ale căror pene au fost utilizate în ecranele și panourile dinastiei Qing, precum și alte materiale utilizate. Cercetătorii au ras cu grijă straturile superioare și au imaginat penele cu microscopie electronică de scanare pentru a obține o imagine mai clară a structurii unice a acestora.

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România