Nauka podrywa się do lotu na skrzydłach motyla
Hiszpańsko-amerykański zespół naukowców wykorzystał przełomową metodę, by odtworzyć skrzydła motyli i kolory owadów w skali nanometrycznej. Opracowana technologia ma ogromny potencjał do wykorzystania w szerokim zakresie struktur optycznych takich jak dyfuzory paneli słonecznych czy czujniki optyczne. Wyniki doświadczeń zostały opublikowane w czasopiśmie Bioinspiration & Biomimetics. Od niepamiętnych czasów poeci opiewają opalizujące i kruche skrzydła motyla, a teraz naukowy przełom pomógł nam dokładnie skopiować te tajemniczo skomplikowane struktury. Zespół naukowców z hiszpańskiego Universidad Autónoma de Madrid (UAM) i z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii w USA opracował technikę, dzięki której można odtwarzać takie struktury biologiczne za pomocą nanotechnologii. Za pomocą tej nowej techniki będzie można wyprodukować biomateriał, który można by wykorzystać do budowy struktur takich jak dyfuzory paneli słonecznych czy innego typu urządzenia optyczne. Naukowcy stworzyli nanostruktury odtwarzające kolory i opalizację owadów. Zdolność owada do połyskiwania i zmiany koloru zapewniają nanoskalowe struktury fotonowe w kutykuli (wierzchnia powłoka ciała owada). Naukowcy skoncentrowali swoje badania na tych strukturach fotonicznych, aby stworzyć biomateriał emitujący światło. "Technika opracowana w Instytucie Materiałoznawstwa przy Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii umożliwia odtwarzanie struktur biologicznych w skali nanometrycznej" - mówi profesor Raúl J. Mart¡n-Palma, wykładowca na Wydziale Fizyki Stosowanej UAM i współautor raportu z badań. Do tej pory metody wykorzystywane do odtwarzania biostruktur w skali nanometrycznej miały wiele ograniczeń, powodując często zniszczenie oryginalnej biostruktury z powodu wykorzystywania wysokiej temperatury oraz toksycznych albo żrących substancji. Nowa metoda wykorzystuje normalną temperaturę i unika toksyn. Wprowadza związki oparte na pierwiastkach chemicznych takich jak german, selen i antymon (GeSeSb) za pomocą techniki zwanej CEFR (ang. Conformal-Evaporated-Film-by-Rotation). Łączy ona odparowanie termiczne i rotację substratu w komorze niskociśnieniowej i wykorzystuje zanurzenie w wodnym roztworze kwasu (orto)fosforowego(V), aby rozpuścić chitynę (substancję występującą w szkielecie zewnętrznym owadów i stawonogów). Zespołowi naukowców udało się za pomocą tej techniki stworzyć repliki nanostruktur skrzydeł motyla. Profesor Mart¡n-Palma jest przekonany, że nanostruktury można by wykorzystywać do tworzenia aktywnych optycznie struktur takich jak dyfuzory czy otuliny optyczne, aby zoptymalizować absorpcję w ogniwach słonecznych. "Technikę tę można także wykorzystać do odtwarzania innych struktur biologicznych, takich jak pancerze chrząszczy czy złożone oczy much, pszczół i os" - zauważa. Na przykład wieloczęściowe jednostki oczu muszych z ich spektakularnym widzeniem kątowym można by ewentualnie odtwarzać do wykorzystania w wielu zastosowaniach. Profesor Mart¡n-Palma powiedział, że "opracowanie miniaturowych kamer i czujników optycznych opartych na konstrukcji tych organów umożliwiłoby ich montowanie w niewielkich przestrzeniach, np. w samochodach, telefonach komórkowych i wyświetlaczach, oraz zastosowanie w takich dziedzinach jak medycyna (opracowanie endoskopów) i bezpieczeństwo (monitoring)".
Kraje
Hiszpania, Stany Zjednoczone