Японські хіміки синтезували новий тип барвника, який змінює свій колір залежно від типу освітлення та кольору фону, на яке розміщено зображення. Досягти такого ефекту можна, поєднавши в матеріалі три види пігментів: фотохромний і чорний пігменти, а також колоїдний кристал зі структурним забарвленням, пишуть вчені в статті в.
Деякі тварини - наприклад, хамелеон, восьминоги і деякі види жаб, - здатні змінювати колір шкіри у відповідь на зміну зовнішніх умов. Оскільки одна з функцій подібної зміни кольору - це маскування, один з факторів, які призводять до зміни забарвлення - зміна кольору навколишнього фону. Наприклад, жабам це вдається робити за рахунок наявності в шкірі декількох типів пігментних клітин: ксантофорів, які поглинають в короткохвильовій області і надають шкірі основний колір, меланофорів, які поглинають все світло у видимій області, і іридофорів, які служать джерелом структурного забарвлення, створюваного тільки за рахунок відображення і розсіювання світла. Шар меланофорів у шкірі знаходиться під шаром іридофорів, виступаючи для них своєрідною фоновою підкладкою. При цьому кількість поглиненого в меланофорах світла може змінюватися залежно від зовнішніх умов за рахунок перерозподілу гранул меланіну в клітинах. Зміна кольору підкладки змінює картину розсіювання світла в іридофорах, що призводить, таким чином, до зміни забарвлення шкіри.
Японські хіміки з Нагойського університету під керівництвом Юкікадзу Такеокі (Yukikazu Takeoka) запропонували використовувати аналогічну схему для створення штучних барвників, які можуть змінювати свій колір залежно від кольору фону. Для цього вчені використовували три типи барвників: фотохромний барвник, який змінює свій колір при опроміненні світлом певної довжини хвилі, чорний пігмент і джерело структурного забарвлення - сферичні колоїдні кристали, що складаються з наночастинок оксиду кремнію, які за рахунок своєї структури можуть відображати світло тільки певної довжини хвилі. Саме розсіювання світла на цих кристалах і дозволяє цій суміші реагувати на колір фону - тобто тієї поверхні, яка знаходиться за кристалом при проходженні крізь нього пучка світла.
У своєму дослідженні вчені визначили, як колоїдний кристал змінюється залежно від розміру сферичних частинок, а також - при зміні кольору фону, поміщеного за зображенням, яке було нанесено за допомогою такого барвника на прозору скляну поверхню. Виявилося, що кристали розміром 29 мікрометрів на білому тлі - білого кольору, а при зміні кольору фону на чорний, у кристала з'являється забарвлення, яке залежить від розміру наночастинок, з яких цей кристал складається. Так, для частинок розміром 220 нанометрів на чорному тлі кристал матиме синій колір, а для частинок розміром 300 нанометрів - червоний. Для кристалів же розміром понад 100 мікрометрів такого ефекту не спостерігається.
Щоб зробити більш вираженою фотонну заборонену зону в колоїдних кристалах (а відповідно - збільшити їх яскравість), автори роботи запропонували додавати в ці кристали наночастинки чорного барвника на основі вуглецевих наночастинок. А для можливості зміни кольору під дією ультрафіолетового випромінювання, до барвника було додано фотохромний діарилетоновий пігмент. У результаті вченим вдалося створити такий червоний матеріал, який може змінювати свій колір при зміні розміру кристалів, кольору фону і наявності ультрафіолетового випромінювання. А змінюючи концентрацію і точний склад компонентів, можна змінювати основний колір барвника.
За словами авторів роботи, запропонований ними матеріал дозволяє більш точно контролювати колір штучних барвників і його яскравість. При цьому змінювати його можна кількома різними способами, використовуючи при цьому не тільки традиційне поглинання світла, але і можливість керувати структурним забарвленням колоїдних кристалів. У майбутньому подібні барвники вчені пропонують використовувати, наприклад, при розробці нових типів дисплеїв.
Зміна кольору фону або інтенсивності випромінювання - не єдині зовнішні умови, зміни яких можуть призводити до зміни забарвлення штучних барвників. Так, нещодавно вчені синтезували еластомірний матеріал, який змінює свій колір при розтягненні. Його можна використовувати, наприклад, щоб визначити силу здавлювання еластичного бинту.