В топе неблагоприятных и опасных явлений XXI века всё чаще отмечают волны жары. От зноя и тепловых ударов особенно страдают горожане. Чтобы как-то снизить температуру в городах, ЮНЕП (Программа ООН по окружающей среде) предлагают озеленять фасады и покрывать крыши домов специальной краской. Большинство искусственно созданных красок «работает» из-за поглощения части диапазона видимого света, что обуславливает существенный нагрев окрашенных ими предметов. Чтобы предотвратить нежелательный нагрев часто используют белую краску, которая практически полностью отражает солнечную энергию.

Создание же разноцветных поверхностей, которые при этом не нагреваются — до сих пор сложная задача. И вновь учёные обратились к природе. Например, цвет крыльев у бабочек Morpho menelaus обуславливается специфическим отражением солнечного света из-за их структуры крыльев. В Шеньчжэньском университете, исследовав строение насекомого, увидели нестандартное решение проблемы нагрева окрашенных поверхностей. Благодаря многослойности и наличию неупорядоченности в строении компонентов, крылья бабочек передают высокую насыщенность синего цвета в широком угле обзора.

Китайские учёные воссоздали аналогичную структуру, поместив нескольких слоёв из оксидов титана TiO2 и кремния SiO2 на матовое стекло, расположенное на отражающей серебряной поверхности. Далее они оптимизировали толщину верхних слоёв и добились полного отражения нежелательного жёлтого света. При этом синий свет свободно проникал через верхнюю многослойную структуру, испытывал диффузное отражение от неупорядоченного матового стекла, отражался от серебряного зеркала и, возвращаясь через верхнюю многослойную структуру, обеспечивал насыщенный синий цвет образца.

В результате специалистам удалось добиться насыщенности синего цвета до 100% в угле обзора ±60° за исключением узкого диапазона — зеркального по отношению к падающему свету — в котором отражался жёлтый цвет. При этом плёнка обеспечила охлаждение до 2° ниже температуры окружающей среды, что сравнимо с эффективностью бесцветной охлаждающей плёнки на основе серебра и полидиметилсилоксана (ПДМС).

Авторы работы подсчитали, что за год в Шеньчжене замена обычной синей краски на охлаждающую плёнку могла бы привести к сохранению около 1377 мегаджоулей на квадратный метр энергии, требующейся на охлаждение. Учёные полагают, что дальнейшая оптимизация структуры плёнок, например, замена серебра на многослойный диэлектрик, позволит ещё больше увеличить охлаждающий эффект.

Результаты исследования опубликованы в журнале Optica, сообщает издание NanoNewsNet.