Dayna Baumeister, directrice du département de biomimétique de l’Arizona State University, n’est pas surprise que la peinture ait de nombreuses fonctions cachées. “C’est une merveilleuse démonstration de ce qui peut être réalisé lorsque nous repensons nos conceptions en demandant conseil à la nature”, dit-elle.
à tous Ses inconvénients, cependant, sont difficiles à battre. Les gens utilisent des colorants depuis des milliers d’années, donc les fabricants de peinture ont maîtrisé les astuces pour obtenir le look parfait. “Ils savent exactement quel additif doit être ajouté pour modifier la luminosité ; ils peuvent le rendre plus lumineux ou plus sombre – ils ont tout compris au cours de centaines d’années”, explique Chanda.
Les nouvelles formes de peinture doivent innover encore plus, dans le domaine de la physique, pas seulement de l’esthétique. Cependant, les membres du laboratoire de Chanda sont tombés sur leur innovation par accident. Ils n’ont pas entrepris de faire de la peinture. Ils voulaient fabriquer un miroir, en particulier un long miroir en aluminium continu, construit à l’aide d’un outil appelé évaporateur à faisceau d’électrons. Mais à chaque tentative, ils ont observé de minuscules “nanoterres”, des amas d’atomes d’aluminium suffisamment petits pour être invisibles mais suffisamment grands pour perturber l’éclat du miroir. Des nano-îles sont apparues sur toute la surface de ce qui n’était plus – ce qui était frustrant – un miroir continu. “C’était vraiment bouleversant”, se souvient Chanda.
Puis vint une épiphanie : cette agitation faisait quelque chose utile. Lorsque la lumière blanche environnante frappe les nanoparticules d’aluminium, les électrons du métal peuvent être affectés, en vibrant ou en résonnant. Mais à mesure que les dimensions s’enfoncent dans l’échelle nanométrique, les atomes deviennent plus difficiles. Selon la taille des nanoparticules d’aluminium, leurs électrons n’oscilleront que pour certaines longueurs d’onde de lumière. Cela fait rebondir la lumière ambiante comme une fraction de ce qu’elle était : une seule couleur. Placer des couches de particules d’aluminium sur une surface réfléchissante – comme ce miroir qu’ils essayaient de construire – a amplifié l’effet coloré.
quelle couleur? Cela dépend de la taille des nano-îlots. “Juste en changeant la dimension, vous pouvez réellement créer tout le monde dit Chanda. Contrairement aux colorants, qui nécessitent une molécule de base différente – comme le cobalt ou un escargot violet collant – pour chaque couleur, la molécule de base de ce processus est toujours de l’aluminium, juste coupé en morceaux de tailles différentes qui oscillent pour éclairer à différentes longueurs d’onde.
Il est temps de dessiner le dessin. Le processus de collecte commence par une très fine feuille de miroir double face. Les chercheurs ont enduit chaque côté d’un matériau séparateur transparent qui aide à amplifier l’effet de couleur. Ensuite, ils ont fait pousser des îlots de nanoparticules métalliques de part et d’autre de la plaque. Pour rendre ce matériau compatible avec les liants ou les huiles utilisés dans la peinture, ils en fondaient de grandes feuilles en flocons colorés de la taille d’un sucre en poudre. Enfin, une fois qu’ils ont fait suffisamment de couleurs pour un petit arc-en-ciel, ils peuvent peindre un papillon.
Étant donné que la couleur structurelle peut couvrir une surface entière avec juste une couche mince et légère, Chanda pense que cela changera la donne pour les compagnies aériennes. Boeing 747 a besoin d’environ 500 kilogrammes de peinture. On estime que sa peinture pourrait couvrir la même surface avec 1,3 kg. C’est plus de 1 000 livres par avion, ce qui réduit la quantité de carburant nécessaire par vol.