Tajna boje paunovog repa je da on nema boje. Naravno, ako riječ „boja“ shvatimo u onom drugom smislu, naime u značenju bojila ili pigmenta. To je i razumljivo, ili bolje rečeno, u paunovom se repu ogleda sva mudrost Prirode: umjesto da (bio)sintetizira stotine pigmenata ona isto postiže oblikom, ili točnije, razlikom u naboranosti površine pera. Boje koje vidimo u repu te prekrasne ptice ne nastaju selektivnom apsorpcijom elektromagnetskog zračenja, nego njegovom interferencijom. Odbijajući se od površine perja, neka se zračenja poništavaju a druga ne, pa tako nastaju boje u paunovom repu prema istom fizičkom zakonu po kojem nastaju i boje naftne mrlje na površini vode. No nije paun jedini. Interferencijske boje vidimo i kod drugih vrsta ptica, riba, kukaca i biljaka – recimo na laticama cvijeća, poput boje tulipana Queen of the Night, što ga vidimo na slici. Bi li čovjek mogao napraviti nešto slično?

Zamisao je jednostavna, treba samo napraviti površinu sličnu površini tulipanove latice, no to „samo“ tehnički je vrlo zahtjevno. Treba naime napraviti naboranu površinu s  borama širokima tisućinku milimetra. Za proizvodnju pak takve površine treba napraviti prikladan kalup i materijal koji će se u njega uliti. Oba je zahjeva ispupila ekipa talijanskih i izraelskih znanstvenika – i više od toga. Može li se tiskati cvijeće (Printing flowers?) pitaju čitatelja u prvoj rečenici naslova znanstvenog rada objavljenog u časopisu Matter, da bi odmah potom dali  odgovor: Custom-tailored photonic cellulose films with engineered surface topography.

Njihov se postupak temelji na dva novija tehnička dostigunuća. Prvo je izrada kalupa s mikrometarskim šarama, a drugo je izrada materijala, tinte (ink) za lijevanje u (ili na) njega. Kalup je, da kažem do kraja, načinjen od silikona – točnije,  od poli(dimetilsiloksana), PDMS – na kojem su izrađene šare nanolitografskim postupkom (evaporation-assisted nanoimprinting litography). Tinta je se pak sastoji od polivinilnog alkohola (PVA) u kojem su dispergirane koloidne čestice (nanočestice) celuloze.

Celuloza je, uči se u kemiji, polimer glukoze. Riječ je o linearnoj molekuli, oko nanometar debelom vlaknu. Ta se sićušna vlakna, poput niti konopca, udružuju u sve veća, dok na kraju ne nastane celulozno vlakno određene širine i dužine, koje prepoznajemo kao vlakno konoplje, lana, pamuka, hrasta ili bukve. No kod nanočestica celuloze njezine se molekule ne udružuju u vlakna, nego u (tekuće) kristale. Tako nastaju nanokristali celuloze (cellulose nanocrystals, CNC), 15 nm debeli i 200-300 nm dugački štapići spiralno poredanih molekula.

Kada se tinta (koja sadržava 0,3 – 6  % CNC) osuši,  dobiva se, zahvaljujući dodatku PVA,  čvrst  i savitljiv film, koji ovisno o širini brazda na njemu može poprimiti sve boje, od plave do zelene. U cijeloj je priči najzanimljivije da interferencija ne nastaje samo zbog izbrazdane površine, nego i zbog celuloznih nanokristala, koji imaju helikalnu strukturu (kolesterični tekući kristali). Tako nastaje nova vrsta materijala – i nov tehnički termin: kolesterični naborani film (cholesteric wrinkled film, CWF). Upravo zbog helikalne strukture na nanočestici CWF dolazi do drugačije interferencije lijevo od desno polariziranog svjetla, što je i za očekivati jer uzvojnice mogu biti samo lijeve ili desne, pa tako i one koje su izgrađene od molekula ili ih čine same molekule (poput primjerice uzvojnice DNA).

Primjena? Autori navedenog članka spominju optičke senzore, jer bi se jednostavnim postupkom „ulijevanja u kalupe“ mogle dobiti sve dugine boje i to još osjetljive na polarizirano svjetlo. No meni se čini da bi njihov proizvod mogao naći još bolju primjenu u proizvodnji zaštitnih markica. Takve bi markice bilo praktički nemoguće krivotvoriti, jer iako je izrada CWF od celuloze jednostavna – treba samo naliti boju na kalup i pustiti je da se osuši – izrada boje, a posebice kalupa izuzetno je složena. Usto se markica može učiniti potpuno nevidljivom za ljudsko oko, jer čovjek ne raspoznaje ni ultraljubičasto zračenje (u području kojeg se može izbrazdati površina), a još je manje sposobno razlikovati lijevo i desno polarizirano svjetlo (no ipak ga mogu, da se vratimo mudrosti Prirode, razlikovati pčele).

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a uskoro mu izlazi još jedna: „Mala škola pisanja (za znanstvenike i popularizatore)“. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.