Американські фізики створили незвичайні наночастинки, які поглинають всі форми видимого світла і не відображають його променів, скориставшись принципами їхнього влаштування у комах.
Про це 3 листопада 2017 року повідомляє сайт «ІНФОРМАТОР».
Наші наночастинки, виготовлені з інших матеріалів, можна використовувати для інших цілей. Наприклад, оксид магнію сьогодні використовується при виробництві суперконденсаторів і акумуляторів. Електроди, виготовлені з наночастинок, підвищать ємність і потужність таких пристроїв, а їх аналоги з кремнію можуть поліпшити роботу матриць в камерах і підвищити ККД сонячних батарей, – розповідає Так-Сін Вон з університету Пенсільванії.
В останні роки вчені активно створюють і вивчають властивості так званих метаматеріалів – штучних структур з безлічі окремих шматочків або наночастинок, здатних незвичайним чином взаємодіяти зі світлом або іншими формами електромагнітного випромінювання. Метаматеріали, як сьогодні вважають фізики, стануть основою надшвидких світлових комп’ютерів майбутнього і інших футуристичних гаджетів.
Таким чином, метаматеріали не є винаходом людини – схожі на них кристали і структури зустрічаються на крилах багатьох метеликів «металевого» забарвлення, на панцирах багатьох інших комах, крилах птахів і навіть у знаменитих синіх складках на мордах павіанів-мандрилів.
Вон і його колеги випадково відкрили вкрай незвичайну властивість у одного з подібних природних метаматеріалів, вивчаючи незвичайні наночастинки, так звані брохосоми, які виробляє організм деяких видів цикад, невеликих сисних комах. Вони являють собою кульки діаметром в декілька сотень нанометрів, покриті складним візерунком з ямок і виступів.
Раніше біологи вважали, що ці наночастинки, якими комахи «натирають» свої крила і тіло, допомагають їм залишатися сухими в будь-який час доби, оскільки вони перешкоджають утворенню крапельок роси на тілі цикад. Виявилося, що це не єдина функція, яку виконують ці природні продукти «нанотехнологій».
Ми створювали свої власні наночастинки і знали, що у них можуть бути цікаві оптичні властивості. До того, як мені це розповів один з моїх студентів, я навіть і не знав, що тіло цикад покрито дуже схожими структурами. Це змусило нас задуматися, для чого їх можуть використовувати комахи, – згадує вчений.
Ця думка змусила Вана і його колеги звернути увагу на те, що «ямки» на поверхні наночастинок цикад мають такі ж розміри, як і хвилі видимого світла. Проаналізувавши їх властивості з точки зору оптики, вчені виявили, що дані наночастинки поглинають практично всі види хвиль видимого світла, особливо ті, які сприймають їх головні вороги – сонечка і інші хижі комахи.
Завдяки цьому цикади стають невидимими для хижаків, оскільки їх тіло перестає блікувати і зливається з навколишнім середовищем. Використовуючи брохосоми цикад в якості зразка, вчені створили їх копії з срібла, золота та інших металів, і перевірили, чи перестануть вони блищати на сонці.
Як показали перші виміри, подібні наночастинки відображають менше 1% світла під усіма можливими кутами падіння променів, що дозволяє використовувати їх в якості основи для своєрідного нічного «плаща-невидимки», який приховує його власника від очей і інструментів спостерігачів при нестачі світла.
Крім видимого світла, ці наночастинки так само зроблять подібний «стелс»-костюм невидимим і в інфрачервоній, і в ультрафіолетовій частині спектру.
Світлопоглинальні властивості наночастинок, за словами вчених, які не залежать від типу матеріалу, з якого вони були виготовлені, що дозволяє використовувати у найрізноманітніших областях науки і техніки, де потрібно позбавлятися від відблисків або відображень і максимально ефективно поглинати енергію. Як сподіваються вчені, «винахід» скромних цикад знайде максимально широке застосування у промисловості вже найближчими роками.
