Перламутрові "дорогоцінні камінчики": що робить амоліти такими яскравими

Амоліт — дорогоцінний камінь, що вирізняється на тлі інших дорогоцінних каменів, оскільки створений на основі тканин тварин, які колись жили. Ці рідкісні скам'янілі раковини амонітів, колір яких може варіюватися від приглушеного до сліпуче яскравого, що поєднує в собі відтінки зеленого, синього, оранжевого і жовтого. Тепер учені нарешті з'ясували, що насправді робить їх такими химерними, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нове дослідження під керівництвом Хіроакі Імаї з Університету Кейо в Йокогамі, Японія, стало першим експериментальним дослідженням яскравих кольорів, що містяться в дорогоцінних каменях амолітах. Відомо, що вони знаходяться в шарах збереженого перламутру, який також трапляється у сучасних тварин, наприклад, морських вушок.

Сам перламутр складається з арагоніту — різновиду мінералу, що утворює шаруваті пластини з невеликою кількістю органічного матеріалу. Утім, не всі амоліти, що містять перламутр, мають однаковий вигляд. Так що ж відрізняє найяскравіші кольори?

Щоб з'ясувати це, вчені використовували електронну мікроскопію та моделювання. Це дало змогу детально вивчити структурні та оптичні властивості яскравих зразків амоліту, видобутих в Альберті, Канада. Далі вчені порівняли властивості яскраво забарвлених дорогоцінних каменів із властивостями блідіших зразків амоліту, зібраних на Мадагаскарі, а також раковин морських вушок і наутилусів.

Вивчивши спектр зразків, учені помітили, що всі вони мали складені одна на одну пластини арагоніту, проте відмінності полягали в товщині цих пластин і проміжках між ними. Схоже що ідеальним місцем для справді яскравого амоліту є перламутр, який складається з пластин арагоніту однакової товщини з рівномірними проміжками шириною 4 нанометри між ними.

Автори дослідження вважають, що ці заповнені повітрям проміжки мають вирішальне значення для отримання структурних кольорів, оскільки вони впливають на взаємодію світла з шаруватістю перламутрів. Світлові хвилі відбиваються від кожного шару всередині структури, і коли ці відбиті хвилі накладаються одна на одну, вони можуть посилювати або послаблювати одна одну. Зазначимо, що це явище відоме як інтерференція. Специфічний спосіб об'єднання цих хвиль створює інтерференційний сигнал, що визначає колір, який ми бачимо.

Коли проміжки між арагонітом стають меншими, відбивна здатність зменшується, даючи змогу світлу проникати глибше в шари й відбиватися багаторазово. По суті, чим більше шарів сприяє інтерференції, тим вужчим стає результуючий інтерференційний сигнал, створюючи сліпуче яскраве видовище.

З іншого боку, вчені виявили, що чим менш однорідні шари арагоніту, а проміжки ширші, або й зовсім відсутні, тим блідішим є зразок. Можливо також, що на яскравість впливає і введення інших органічних матеріалів між пластинами арагоніту.

Автори також вважають, що їхнє відкриття може надихнути на створення нових оптичних пристроїв або навіть кольорових фарб, що не вицвітають.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що вчені знайшли скелет чудовиська віком близько 125 млн років.

Раніше Фокус писав про те, що вчені знайшли "золоту жилу" в скам'янілості віком 520 млн років.