Иногда самые инновационные решения технологических проблем прячутся прямо у нас под носом, а точнее, на нашем собственном дворе. Это случай цикадки, обычные насекомые которые производят загадочные частицы, называемые брохосомы. Эти крошечные драгоценности природы могут стать ключом к разработке революционных оптических материалов. устройства невидимости покрытиям для более эффективного улавливания солнечной энергии.
Команда исследователей из Университета штата Пенсильвания пролила свет на секреты брохосом, проложив путь новому поколению биотехнологий.
Волшебные антибликовые «воздушные шары».
Представьте себе крошечную полую сферу размером всего 600 нанометров (около половины размера бактерии) с поверхностью, усеянной отверстиями диаметром 200 нанометров. Чудо природной инженерии: это брокосома, частица, вырабатываемая цикадками для покрытия своего тела.
Но для чего нужны эти странные микроскопические «шарики»? На протяжении десятилетий учёные ломали голову над этим вопросом. Некоторые предполагали, что их использовали для поддержания чистоты насекомых, другие — для придания им водоотталкивающих свойств.
Сегодня, благодаря работе команды под руководством профессора Так-Синг Вонг, у нас есть неожиданный ответ. Брохосомы представляют собой сложную антирефлекторную систему. способен поглощать до 94% падающего света!
Цыганки: невидимы для хищников (и не только)
С какой стати цикадкам беспокоиться об отражении света? Просто: чтобы не быть замеченным хищниками. Многие животные, охотящиеся на этих насекомых, например птицы и рептилии, обладают зрением, простирающимся до ультрафиолета. И угадай что? Брохосомы идеально поглощают именно ультрафиолетовые волны, создавая цикадки практически невидимы для врагов.
Но это еще не все. Исследователи обнаружили, что размер отверстий на поверхности брохосом также имеет решающее значение для рассеивания видимого света, создавая своего рода всесторонний «антиотражающий щит». Короче говоря, благодаря этим удивительным частицам цикадки могут буквально «исчезнуть» из поля зрения. Почувствуй это тоже этот приятный запах биомиметика, Истинный? Наука, которая «копирует» гениальные решения природы для решения инженерных задач. Я без ума от этого.
От зуммеров к технологиям будущего
Знаю, кто-то (который, возможно, парадоксальным образом даже не станет читать статью, остановившись на заголовках в социальных сетях) скажет: все очень увлекательно, но какое отношение это имеет к нам, людям? Ну очень. Понимание механизмов, лежащих в основе оптических свойств брохосом цикадки, может открыть путь к множеству технологических применений.
Подумайте об устройствах, которые могут сделать нас невидимыми, как плащи-невидимки в фильмах о Гарри Поттере. Или сверхэффективные покрытия для солнечных батарей, которые улавливают свет, не отражая его. А как насчет сверхмощных солнцезащитных кремов или систем оптического шифрования, где данные видны только при определенных длинах волн? Возможности практически безграничны.
Как построить искусственные брохосомы?
Прежде чем они смогли полностью использовать потенциал брохосом, исследователям пришлось преодолеть серьезное препятствие: получить возможность воспроизвести их в лаборатории. Их геометрия настолько сложна, что их воспроизведение долгое время было загадкой для ученых.
Но команда штата Пенсильвания не сдавалась. Используя передовые методы 3D-печати, им удалось создать синтетические «фотокопии» брохосом, увеличенные в 20.000 XNUMX раз по сравнению с их естественным размером (около пятой части диаметра человеческого волоса). Настоящий шедевр «обратного инжиниринга», позволивший детально изучить оптическое поведение этих частиц.
В итоге
Приходите соттолина Лин Ван, первый автор исследования (что я ссылаюсь на вас здесь), природа — невероятный учитель для материаловедов. Цыганки — лишь один из многих примеров животных, хранящих драгоценные секреты технологических инноваций. «Это не только насекомые», — говорит Ван. «Я источник вдохновения».
За крошечным телом цикадки скрывается чудо оптической техники, результат миллионов лет эволюции. Чудо, которое, кто знает, однажды сможет дать нам технологии, достойные научно-фантастического фильма.
