Ny type opal dannet af almindelig tang opdaget

Forskere har opdaget en helt ny type opal dannet af en almindelig tang, som udnytter naturlig teknologi ved selv at samle en nanostruktur af oliedråber for at kontrollere, hvordan lys reflekteres fra dets celler for at vise en glitrende række af farver, der indtil nu, er kun set i ædelstenen.

Fundene, udgivet i Videnskabens fremskridt og ledet af Drs Heather Whitney og Ruth Oulton fra University of Bristol, viser, at den lyse blå og grønne iriserende glans fra brunalgetangen, også kendt som "regnbuetang" (Cystoseira Tamariscifolia) og findes almindeligvis i hele den europæiske kystregion inklusive Storbritannien, opstår fra en kompleks nanostruktur, der styrer, hvordan lys reflekteres fra dets celler, der indeholder kloroplaster. Endnu mere bemærkelsesværdigt, er hvordan disse tang kan tænde og slukke for denne selvsamling, skabe skiftende opaler, som reagerer på det skiftende sollys i tidevandsklippebassiner.

Sådanne strukturer opstår fra sfærer i nanostørrelse, der er pakket tæt på en regelmæssig måde og er kendt af optikeksperter for at reflektere forskellige farver fra indkommende hvidt lys i forskellige retninger. Disse typer strukturer ses også naturligt i ædelstensopaler, som omfatter en nanostruktur af bittesmå glaskugler dannet i hårde sten dybt under jordens overflade, som naturligt pakker sig sammen på en sådan måde, at de diffrakterer lyset i forskellige retninger, hvilket giver opalen dens velkendte opalisering.

Dr Ruth Oulton, Professor Martin Cryan og Dr. Martin Lopez-Garcia (nu ved International Iberian Nanotechnology Institute, Portugal), alle eksperter i nano-optik på Bristols School of Physics og Department of Electrical Engineering, opdagede, at disse naturlige, "levende" opaler dannes ikke af glas, men fra små oliedråber lavet af tang.

I en proces, der ikke er kendt for nuværende nanoteknologi, tangens kloroplastholdige celler (som hjælper fotosyntesen) samler selv oliedråberne til en almindelig pakning. Overraskende nok, disse tang kan tænde og slukke for denne selvsamling, skabe skiftende opaler, som reagerer på det skiftende sollys i tidevandsklippebassiner. Endnu mere bemærkelsesværdig er, hvordan tangen udfører den dynamiske selvsamling, over en tidsskala på kun timer, er et sandt mysterium for forskerholdet.

Dr. Martin Lopez-Garcia, sagde:"Danningen af ​​opaler fra oliedråber er en helt ny opdagelse. Hvis nanoteknologer var i stand til at forstå og efterligne de dynamiske egenskaber af denne tangopal, vi kan i fremtiden have biologisk nedbrydelige, omskiftelig displayteknologi, der kan bruges i emballage eller meget effektiv, billige solceller."

Nathan Masters, en ph.d.-studerende på Schools of Physics and Biological Sciences i Bristol, opdagede, at ved at skinne lys på tangen, iriscensen forsvandt, men når det holdes i næsten mørke forhold, det blågrønne skær kom igen. Ved at afbilde tangen på et niveau under nanoskala, holdet opdagede, at tangen tændte og slukkede for selvsamlingen, går fra en uorden, ureflekteret tilstand til en bestilt, opaliserende en. Men det mest overraskende for forskerholdet var, at opalen er dynamisk.

Hvorfor tangen gør dette, mangler at blive bevist, men Drs Heather Whitney og Heath O'Brien, som udførte arbejdet, mens han var på Bristol's School of Biological Sciences, (nu ved Cardiff University), mener, at fordi opalerne sidder i den samme del af cellen som kloroplasterne - organismens lysenergi-indsamlingslegemer - vil de sandsynligvis kontrollere lysniveauerne, sprede lyset jævnt til alle de tilgængelige kloroplaster inde i cellen. Dette kan hjælpe tangen til at klare forskellige lysniveauer under høj- og lavvande.

Dr Ruth Oulton, Læser i kvantefotonik på skolen for fysik og afdelingen for elektrisk og elektronisk teknik, tilføjede:"I det sidste årti, nanoteknologer har været i stand til at lave kunstige opaler af lignende glas nanosfærer. Men det ser ud til, at den ydmyge tang også er i stand til at lave sådanne kunstige opaler i sine celler. Så næste gang du er rock pooling i Storbritannien i din sommerferie, se om du kan finde denne fantastiske tang med dens nano-fremstillingsteknologi."