Forskare har använt avancerad röntgenbildtagning för att avslöja den porösa strukturen bakom kungsfiskarfjädrarnas iriserande färger, en nyckelkomponent i antik kinesisk konst. Forskningen belyser hur dessa naturliga fotoniska kristaller inspirerade historiskt hantverk och har potential för moderna tillämpningar. Resultaten presenterades vid American Association for the Advancement of Science årliga möte.
I Qingdynastins Kina utövade hantverkare tian-tsui, eller «pricka med kungsfiskare», genom att införliva iriserande kungsfiskarfjädrar i dekorativa föremål som fläktar, hårnålar, skärmar och huvudprydnader. Dessa fjädrar klipptes och klistrades på förgyllda silverbaser, orienterade för att visa intrikata mönster och bländande nyanser. Teknikens popularitet bidrog till att kungsfiskarpopulationer hotades efter den kinesiska kommunistrevolutionen, med den sista tian-tsui-studion som stängdes 1933. nnForskare vid Northwestern University’s Center for Scientific Studies in the Arts, ledda av postdoc Madeline Meier, undersökte fjädrar från Qingdynastins skärmar och paneler. Meier, med expertis inom kemi och nanostrukturer, kombinerade detta med kulturminnesstudier. Teamet identifierade fjädrar från vanlig kungsfiskare och svartkronad kungsfiskare, tillsammans med gräsandfjädrar för gröna toner, genom att jämföra prover med Field Museum’s samling i Chicago. nnDen inledande analysen involverade att skrapa bort översta lagren och använda svepelektronmikroskopi för att se den underliggande strukturen, medan hyperspektral bildtagning visade ljusabsorption och reflektion. Röntgenfluorescens och Fourier-transform infrarödspektroskopi kartlade kemikalier i förgyllning, pigment, lim och andra material. nnI samarbete med Argonne National Laboratory använde teamet synkrotronstrålning — en högintensiv röntgenstråle från en partikelaccelerator — för icke-invasiv, högupplöst bildtagning av sköra artefakter som huvudprydnader. Detta avslöjade att fjädrarnas mikroskopiska åsar, formade av parallella rader av keratinstrån, har en semi-ordnad, porös, svampig form. Denna nanostruktur sprider och reflekterar ljus, vilket producerar de lysande färgerna genom fotoniska kristaller, liknande de i fjärilvingar eller skalbaggsskal. nnDessa fotoniska bandgap-material är justerbara, blockerar specifika våglängder av ljus, och används i optiska kommunikationer som vågledare, brytare, filter, lasrar, speglar och antireflektionsenheter. nn«Länge beundrade i kinesisk poesi och konst har kungsfiskarfjädrar fantastiska optiska egenskaper», sade medförfattaren Maria Kokkori. «Våra upptäckter förbättrar inte bara vår förståelse av historiska material utan omformar också hur vi tänker kring artistisk och vetenskaplig innovation, och framtiden för hållbara material». nnResultaten, uppnådda med oöverträffad nanomätrik detalj, delades vid American Association for the Advancement of Science årliga möte den 18 februari 2026.
