Исследователи из Университета штата Пенсильвания (Penn State) разрабатывают новое поколение устройств-невидимок. Идею они позаимствовали у цикадок - обычных насекомых, которых можно летом найти на любом дереве.
Секрет цикадок
Давно известно, что цикадки производят покрывают свое тело крошечными частицами собственного производства. Эти частицы, известные как брохосомы, имеют сложную форму. Но до недавнего времени смысл этого действия был непонятен ученым.
Теперь точное воспроизведение формы брохосом выявило, что эти частицы отлично поглощают свет - как видимый, так и ультрафиолетовый. Это открытие может привести к созданию биоматериалов с уникальными оптическими свойствами. Такие материалы найдут применение в различных областях - от покрытий для более эффективного сбора солнечной энергии до устройств-невидимок.
Синтетические частицы
Ранее, в 1950-х годах, ученые не понимали точного назначения этих необычайно маленьких частиц, напоминающих футбольные мячи с полостями внутри. Чтобы разгадать их секрет, в 2017 году команда Penn State под руководством профессора Така Синга Вонга впервые создала простую синтетическую версию брохосом.
Получение брохосом в лабораторных условиях оказалось сложной задачей из-за их сложной геометрии. Однако, благодаря современным методам 3D-печати, исследователи смогли впервые синтезировать эти частицы.
"Мы обнаружили, что искусственные брохосомы способны снизить отражение света до 94 процентов. Это важное открытие, поскольку впервые мы наблюдаем, как природа контролирует свет таким специфическим образом с помощью полых частиц", - говорит ведущий автор исследования Линь Ван.
Размер отверстий в брохосомах играет ключевую роль. У всех видов цикадок, независимо от размера тела насекомого, эти отверстия имеют одинаковый размер - около 200 нанометров (половина размера бактерии). Сами же брохосомы примерно втрое больше - 600 нанометров.
Исследователи обнаружили, что особая структура брохосом выполняет две функции: рассеивает видимый свет, создавая своего рода антибликовый щит, и поглощает ультрафиолетовое излучение, делая цикадок менее заметными для хищников, обладающих ультрафиолетовым зрением.
Потенциальные области применения синтетических брохосом включают более эффективные системы сбора солнечной энергии, защитные покрытия для лекарств, чувствительных к свету, солнцезащитные кремы нового поколения, а также, возможно, даже устройства-невидимки.
В дальнейшем ученые планируют усовершенствовать процесс изготовления для получения синтетических брохосом, максимально приближенных по размеру к природным. Кроме того, они изучают возможность применения искусственных брохосом в других областях, например, для шифрования информации.
