Les couleurs des perles, des plumes d’oiseaux, des ailes de papillons et des opales peuvent provenir non pas de pigments, mais de la manière dont la lumière interagit avec des structures microscopiques. Cet effet, connu sous le nom de couleur structurelle, a inspiré une équipe de recherche dirigée par le professeur Shu Yin de l’Université de Tohoku à mettre au point une méthode de production plus simple, en collaboration avec des chercheurs de plusieurs institutions au Japon, à Taïwan et en Chine, ainsi qu’avec Daito Kasei Kogyo Co., Ltd. Les résultats ont été publiés dans Advanced Materials.
De nombreux matériaux à couleur structurelle existants nécessitent que les structures microscopiques soient disposées avec une grande précision, ce qui les rend complexes et coûteux à fabriquer. La nouvelle approche combine au contraire l’aspect stratifié irrégulier associé aux perles avec les propriétés d’absorption de la lumière que l’on trouve dans les plumes d’oiseaux. La lumière se réfléchit et interfère à l’intérieur des couches inégales, tandis que les absorbeurs accroissent la visibilité de certaines couleurs.
Les chercheurs ont d’abord créé des matériaux stratifiés à partir de carbonate de cérium hydraté. Ses couches fines et irrégulières réfléchissent la lumière dans différentes directions et produisent une douce apparence blanche nacrée grâce aux interactions entre les ondes réfléchies. Ils ont ensuite appliqué à la surface des composés absorbant la lumière, notamment de l’oxyhydroxyde de fer. En faisant varier le type et la quantité de ces matériaux, l’équipe a produit des couleurs rouges, bleues, violettes et vertes.
Le traitement thermique a amélioré la stabilité des matériaux en convertissant le carbonate de cérium hydraté en oxyde de cérium et l’oxyhydroxyde de fer en oxyde de fer. Selon l’équipe de recherche, les matériaux ont conservé leur structure stratifiée et leur apparence nacrée après chauffage.
Les chercheurs ont également étudié des utilisations possibles en créant des œuvres d’art et des revêtements, en incorporant les matériaux dans des plastiques et en les appliquant sur la peau humaine afin d’explorer leur potentiel dans le domaine des cosmétiques. Le professeur Yin a déclaré que la mise au point d’une méthode plus simple pour créer ces couleurs n’était qu’un point de départ et que les travaux futurs porteraient sur leur utilisation dans des applications quotidiennes.
L’étude, intitulée « Multi-Biomimetic Structural Colors Inspired by Pearls and Bird Feathers », a été rédigée par Zhiwei Wang et ses collègues et publiée dans Advanced Materials en 2026. Son DOI est 10.1002/adma.75074.
Sources: Phys.org.