Невзрачное насекомое цикадка поможет создать плащ-невидимку
Согласно новому исследованию ученых из Университета штата Пенсильвания, цикадки, очень распространенные насекомые, покрывают себя загадочными крошечными частицами, которые сами же и выделяют. Впервые удалось точно воспроизвести сложную геометрию этих частиц, называемых брохосомами, и прояснить, как они поглощают видимый и ультрафиолетовый свет.
Это позволит разработать оптические материалы, которые можно применять в невидимых маскирующих устройствах и покрытиях для более эффективного сбора солнечной энергии. Структуры, подобные брохосомам, могут использоваться как часть системы шифрования: данные будут видны только при определенных длинах волн света. Исследование опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Благодаря новой стратегии изменения отражения света мы, возможно, сможем скрыть тепловые сигнатуры людей или машин. Возможно, когда-нибудь люди смогут разработать тепловой плащ-невидимку, основанный на трюках цикадок. Наша работа показывает, как понимание природы может помочь нам развивать современные технологии», — сказал Линь Ван, ведущий автор исследования.
Крошечные частицы с полостями имеют необычную геометрию, а их точное предназначение для насекомых было загадкой для ученых с 1950-х годов. Недавно брахосомы воспроизвели в лаборатории.
«До сих пор было неясно, почему цикадки производят частицы такой сложной структуры. Нам удалось создать брохосомы с помощью высокотехнологичного метода 3D-печати. Мы обнаружили, что они могут уменьшать отражение света до 94%. Это большое открытие: мы впервые видим, как природа управляет светом таким специфическим способом», — говорит Ван.
Так что, таким образом цикадки маскируются, чтобы избежать хищников. Исследователи обнаружили, что размер отверстий в брохосоме, которые делают ее похожим на футбольный мяч, чрезвычайно важен. Он одинаков у всех видов цикадок, независимо от размера тела насекомого. Брохосомы имеют диаметр около 600 нанометров — примерно половина размера одной бактерии, а поры — около 200 нанометров.
Уникальная конструкция служит двойной цели. Во-первых, поглощает ультрафиолетовый свет, что снижает видимость для хищников с ультрафиолетовым зрением, это как птицы и рептилии. Во-вторых, рассеивает видимый свет. Размер отверстий идеально подходит для поглощения света ультрафиолетовой частоты.
Пока ученым удалось напечатать увеличенную версию брахосомы размером 20 000 нанометров, что составляет примерно одну пятую диаметра человеческого волоса. Точно воспроизвели форму и морфологию, а также количество и расположение пор.
