În natură, nuanțele provin în general din două surse: culorile pigmentare și culorile structurale. Pigmenții sau coloranții care absorb lumina sunt considerați metoda tradițională pentru colorarea materialelor datorită ușurinței în utilizare. Aceste substanțe sunt folosite pe scară largă la fabricarea vopselelor, cernelurilor și la colorarea țesăturilor.
Coloranții și pigmenții absorb și reflectă anumite lungimi de undă ale luminii vizibile, ceea ce face ca aceștia să capete aceeași culoare ca lumina reflectată. Lungimile de undă ale luminii reflectate depind de unghiul din care este privit obiectul. În opoziție, culorile structurale nu absorb lumina ci doar o reflectă datorită unor structuri microscopice asemănătoare cu solzii de pe aripile unui fluture.
În ciuda avantajelor oferite de coloranți și pigmenți, există și aspecte negative precum degradarea mediului înconjurător în timpul procesului de fabricație și degradarea fotochimică, al cărei rezultat este pierderea culorii originale din cauză că devine instabilă atunci când este expusă la surse de lumină ultravioletă și se estompează în timp din cauza absorbției luminii.
Mai există însă o altă modalitate de a obține o culoare, care implică crearea unei nanostructuri ce reflectă sau împrăștie lumina astfel încât anumite frecvențe ale acesteia să interfereze. Structura acestora permite reproducerea unor culori mai vii decât cele obținute din pigmenți.
Culorile structurale – provenite din reflectarea selectivă a luminii – prezintă avantajul că pot fi produse prin procese care nu sunt dăunătoare pentru mediul înconjurător, iar nuanțele acestora își vor păstra în timp aceeași intensitate.
Spre deosebire de culorile tradiționale, care se obțin cu ajutorul coloranților sau pigmenților ce absorb lumina, culoarea structurală este rezistentă la decolorare. Acest lucru înseamnă că nuanța rămâne aceeași, indiferent de unghiul în care obiectul este privit în raport cu sursa de lumină.
Cu toate acestea, în ciuda numeroaselor avantaje pe care le prezintă culorile structurale în diverse aplicații, costurile de fabricație ridicate și incapacitatea de a schimba o nuanță după ce aceasta a fost aplicată au redus posibilitatea de utilizare pe scară largă.
Acum, cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie din Guangdong, China, au dezvoltat o nouă metodă pentru a produce culori structurale. Dongpeng Yang, Shaoming Huang și colegii acestora au dorit să dezvolte o modalitate rapidă și simplă de a produce culori structurale neiridiscente care ar putea fi utilizate în tiparul policrom și colorarea obiectelor 3D.
Noua metodă presupune acoperirea particulelor sferice de silice cu un strat subțire din nanoparticule de oxid de fier, apoi plasarea soluției pe o suprafață încălzită pentru ca lichidul să se evapore rapid. Pelicula astfel rezultată conține particule strâns legate între ele ce redau aceeași culoare, indiferent de unghiul de privire.
Culorile pot fi controlate utilizând particule de silice de diferite dimensiuni și prezintă o bună aderență la diferite substraturi, precum hârtia, sticla, materialele plastice, rășinile, ceramica și lemnul.
