W ostatnim czasie uzyskiwanie na skalę przemysłową białego koloru stało się... problematyczne. Ceny tradycyjnie stosowanego dwutlenku tytanu skoczyły w górę, a producenci zaczęli się rozglądać w poszukiwaniu alternatyw. Być może ratunkiem dla nich będzie południowoazjatycki żuk, któremu do uzyskania nieskazitelnej bieli nie są potrzebne pigmenty.
Azjatyckie żuki osiągnęły intensywność bieli niemożliwą do uzyskania przy użyciu dzisiejszych technologii… i to bez użycia pigmentów! Fot. The Wild Center_Foter_CC BY-NC 2.0
Mowa o owadach z gatunku Cyphochilus i Lepidiota stigma, które stały się obiektem badań naukowców z Uniwersytetu Cambridge oraz European Laboratory for non-Linear Spectroscopy we Włoszech. „Mając do dyspozycji dzisiejsze technologie nie jesteśmy w stanie wyprodukować powłoki o tak intensywnej bieli jak pancerzyki tych żuków przy tak cienkiej warstwie” – skomentowała dr Silvia Vignolini, która stanęła na czele zespołu badawczego. Niezwykły owad jest jak malarz, który zdołał wybielić sporą ścianę mając do dyspozycji minimalną ilość farby. Maksimum bieli, minimum materiału.
Zamiast bieli tytanowej
Wyniki tych badań będą mieć duże znaczenie dla branży farbiarskiej, produkcji papieru i wszędzie tam, gdzie do uzyskiwania białej barwy stosuje się masowo dwutlenek tytanu. W ostatnich latach ceny tego pigmentu wzrosły, dlatego producenci farb z nadzieją wypatrują innowacji, które staną się dla niego alternatywą. Czyżby się doczekali?
Niepozorna chityna
W przeciwieństwie do innych jasnych kolorów, które otrzymywane są przy pomocy pigmentu absorbującego promieniowanie o określonej długości fali i odbijającego pozostałe, biały materiał musi odbijać wszystkie długości fali z taką samą intensywnością. Jak osiągają to ultra-białe żuki? Poprzez odpowiednią geometrię sieci chitynowej.
Chityna to polisacharyd będący podstawowym budulcem pancerzy owadów i skorupiaków, a także wewnętrznych struktur bezkręgowców. Filamenty chitynowe mają grubość rzędu kilku nanometrów i same w sobie nie mają zdolności odbijania światła. Gdy jednak skupione zostaną w gęstą sieć, taką jak w pancerzyku opisywanych owadów, są już w stanie z dużą intensywnością odbijać światło o wszystkich kolorach.
Spryt ewolucji
Biały kolor pancerza pozwala żukowi ukryć się wśród białych azjatyckich grzybów. Biel była mu potrzebna by przeżyć, ale równocześnie struktury nadające mu ten kolor nie mogły być zbyt masywne i ciężkie, aby mógł nadal latać i swobodnie się poruszać. Ewolucja sprytnie posłużyła się chityną, która, jak na ironię, sama w sobie ma bardzo niski współczynnik odbicia.
Okazuje się więc, że do uzyskania nieskazitelnej bieli nie są nam potrzebne pigmenty. To odkrycie, które może na dobre zmienić nie tylko branżę farbiarską.
Źródło: University of Cambridge
