Inden for farver af bier og sommerfugle, en optisk ingeniørs drøm er realiseret

Evolution har skabt i bier, sommerfugle, og biller, noget optiske ingeniører har kæmpet for at opnå i årevis - præcist organiserede biofotoniske krystaller, der kan bruges til at forbedre solceller, fiberoptiske kabler, og endda kosmetik og maling, en ny Yale-ledet undersøgelse har fundet.

Yale-teamet brugte højintensive røntgenstråler på Argonne National Laboratory i Chicago til at undersøge farveproducerende nanostrukturer i hårlignende strukturer, der dækker nogle arter af sommerfugle, snudebiller og biller, bier, og edderkopper og taranteller. De fandt ud af, at arkitekturen for disse nanostrukturer er identisk med kemiske polymerer konstrueret af kemikere og materialeforskere, ifølge rapporten offentliggjort 14. maj i tidsskriftet Nano bogstaver .

Ingeniører, imidlertid, har haft svært ved at organisere disse polymerer i større strukturer, der ville gøre dem kommercielt mulige.

"Disse biofotoniske nanostrukturer har de samme former, der almindeligvis ses i blandinger af store, syntetisk, Lego-lignende molekyler kaldet blokcopolymerer, udviklet af kemikere, "sagde hovedforfatter Vinod Saranathan, tidligere Yale kandidatstuderende og nu fakultetsmedlem ved Yale-NUS College i Singapore.

Disse kunstige nanostrukturer skal være en størrelsesorden større - som dem der findes i skæl af biller og sommerfugle - for at forstyrre lyset og skabe mættede farver. Ingeniører, kemikere, og fysikere har i øjeblikket svært ved at kontrollere selvsamlingen af ​​syntetiske polymerer for at opnå den ønskede form af molekyler over et stort område, sagde Saranathan.

"Leddyr som sommerfugle og biller, som har udviklet sig over millioner af års udvælgelse, ser ud til rutinemæssigt at lave disse fotoniske nanostrukturer ved hjælp af selvsamling og i den ønskede optiske skala ligesom i moderne ingeniørtilgange, " sagde Richard Prum, William Robertson Coe-professor i Institut for Økologi og Evolutionær Biologi og seniorforfatter af papiret.