真珠の輝きと鳥の羽の色彩を融合非周期構造から生まれる新しい構造色 ─多重バイオミメティック構造色を化粧品、インク、プラスチックへ展開 ─

2026-09-30 東北大学

真珠の多層構造と鳥の羽に含まれるメラニンの光吸収特性を組み合わせ、自然界の異なる構造色の仕組みを一つの無機材料に取り込んだ「多重バイオミメティック構造色」を開発した研究です。厳密な周期構造に依存せずに鮮やかな発色と動的なパール効果を実現し、表面の光吸収材料を変更することで色彩を制御できることを示しました。研究チームは、この材料が低コストで製造できることから、化粧品、プラスチック装飾、コーティング、光学材料などへの応用を想定しています。自然界の複数の光学機構を融合することで、従来とは異なる構造色材料の設計指針を提示した点が特徴です。研究成果は『Advanced Materials』に掲載され、特許も出願されています。

真珠の輝きと鳥の羽の色彩を融合非周期構造から生まれる新しい構造色 ─多重バイオミメティック構造色を化粧品、インク、プラスチックへ展開 ─
図1. (a) 多重バイオミメティック構造色メカニズムの模式図、(b) 強いパール効果を有する粉体試料を撹拌している水中で観察した画像。

<関連情報>

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Zhiwei Wang, Qiuyu Cheng, Qiuyu Jin, Fu Tang, Wenbin Cao, Ayahisa Okawa, Takuya Hasegawa, Takehiro Goto, Natsumi Yamaguchi, Takumi Tanaka、 …
Advanced Materials  Published: 22 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.75074

ABSTRACT

One-dimensional photonic crystals (1D PCs) enable precise control of light–matter interactions and display stable structural colors. However, their optical performance critically depends on strict periodicity and nanometer-scale control of thickness, necessitating complex fabrication processes. In this work, we present a bio-inspired structural coloration strategy that avoids these limitations by mimicking the structures of pearls and bird feathers. Specifically, a pearl-like inorganic multilayer architecture lacking strict periodicity was synthesized via a facile solution-based method. Distinct from traditional 1D PCs, this structure does not rely on precise periodicity, yet preserves the alternating refractive index modulation characteristic of 1D PCs. This disordered multilayer structure causes multiple reflections and partially coherent interference at internal interfaces, resulting in vivid and stable structural colors. Furthermore, inspired by the broadband-absorbing melanin in bird feathers, surface-integrated absorbing materials were introduced to selectively suppress non-target interference. By tuning the absorbing materials, a continuous structural color spectrum covering the visible range can be achieved. The resulting biomimetic optical materials are readily processable and compatible with paints, plastics, coatings, and cosmetic applications.

0501セラミックス及び無機化学製品
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