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Des couleurs plus intenses inspirées des plumes de canard

Capturer les nuances chatoyantes qui parent le plumage des oiseaux reste un défi pour les scientifiques, un défi relevé par une équipe américaine, spécialiste des polymères, avec un nanomatériau inspiré de la structure des plumes de sarcelle.

Des encres de couleurs composées de billes de nanoparticules de mélanine synthétique.© Ming Xiao/université d'Akron

Dans la nature, certains pigments confèrent une couleur aux structures organiques, comme la mélanine, à qui nous devons la couleur de nos yeux ou de notre peau, ou encore la kératine, dans les cheveux ou les plumes d’oiseaux. Pour les scientifiques, leurs propriétés se révèlent particulièrement intéressantes en raison de leur brillance naturelle et de leur non-toxicité, contrairement à de nombreux pigments industriels.

Cependant, ils se heurtent à un problème de taille : les couleurs du règne animal sont iridescentes, c’est-à-dire qu’elles changent de nuance selon l’angle de vue ou d’éclairage, comme par exemple les bulles de savon ou les ailes de certains papillons.
 

Les ailes du morpho (Morpho peleides) sont iridescentes.© Wikimedia

Stabilité sans iridescence

Pour maîtriser cette propriété et obtenir des couleurs stables et faciles à intégrer aux matériaux, des scientifiques américains de l'université d'Akron (Ohio) ont eu l’idée de créer un pigment à partir d'un modèle biologique. Ils ont choisi de s’inspirer des plumes de sarcelle et de dinde sauvage.

Pour cela, ils ont conçu des nanoparticules ayant la forme de billes revêtues de silice, jouant un rôle analogue à la kératine des plumes, les noyaux étant constitués de mélanine synthétique. Ces billes ont la capacité de s’auto-assembler grâce à une émulsion d’eau et d’huile. Présentés dans la revue Science advances le 15 septembre, les résultats sont plutôt convaincants : elles affichent une gamme de teintes similaire à celle des plumes du canard, sans iridescence.

Chaque colonne représente des billes constituées de nanoparticules de mélanine synthétique, avec des coquilles de silice de différentes tailles. (A) Billes entières prises avec un microscope électronique à balayage (SEM). (B) Surfaces supérieures des billes (images SEM). (C) Structure interne des billes (SEM). Échelles : 2 micromètres (A), 500 nanomètres (B) et 500 nanomètres (C).

© Xiao et al./Science Advances 2017

Ce nouveau procédé pourrait connaître toutes sortes d’applications, puisque ces billes peuvent être ajoutées à des matériaux extrêmement variés tels que les peintures, les plastiques et les revêtements, mais aussi les encres et les cosmétiques.

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