나노기술 및 정책 정보

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영국의 케임브리지 대학교(University of Cambridge) 연구팀이 자연에서 가장 강렬한 색상의 원인이 되는 현상인 무광 구조색상의 한계를 결정하기 위해 수치 실험을 사용했으며, 이것이 가시광 영역에서 파란색과 녹색까지만 확장된다는 것을 발견했음. 연구원들은 자연에서 강렬하고 순수한 붉은색이 밝은 파란색과 녹색을 생성하는 구조적 색상 대신 주로 안료에 의해 생성되는 이유를 보여주었음.

일부 새의 깃털, 나비 날개 또는 곤충에서 볼 수 있는 구조적 색상은 안료나 염료가 아닌 내부 구조만으로 발생함. 무광 또는 무지개 빛깔의 색상은 구조가 나노스케일에서 배열되는 방식에 따라 달라짐.

정렬된 또는 결정질 구조는 무지개 빛깔의 색상을 나타내며 다른 각도에서 볼 때 변함. 무질서하거나 상관관계가 있는 구조는 각도와 무관한 무광택 색상을 나타내며 어떤 시야각에서도 동일하게 보임. 구조적 색상이 변색되지 않기 때문에 이러한 각도 독립적 매트 색상은 금속 효과가 필요하지 않은 페인트 또는 코팅과 같은 응용 분야에 매우 유용함. 강도와 색 바램에 대한 저항성 외에도 구조적 색상을 사용하는 무광택 페인트는 독성 염료와 안료가 필요하지 않기 때문에 훨씬 더 환경 친화적임. 그러나 상업화가 가능해지기 전에 먼저 이러한 유형의 색상을 재현하기 위한 제한 사항을 이해해야 함. 자연에서 구조적 색상의 대부분의 예는 무지개 빛깔임. 지금까지 자연적으로 발생하는 무광 구조 색상의 예는 파란색 또는 녹색 색조로만 존재함. 하지만, 빨간색 또는 주황색의 무광 구조 색상을 인위적으로 재현하려고 시도했을 때 채도와 색상 순도 측면에서 품질이 떨어지는 결과를 얻게 됨. 연구진은 자연계에서 발견되는 나노구조체의 광학적 반응과 색상 외관을 모델링했음. 그들은 포화되고 무광택 구조적 색상이 가시광선의 빨간색 영역에서 재현될 수 없다는 것을 발견했으며, 이는 자연계에서 이러한 색조가 없음을 설명할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘PNAS’ ("The limitations of extending nature’s color palette in correlated, disordered systems") 지에 게재됨