Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita

Penn State tutkijoiden johtaman uuden tutkimuksen mukaan lehtihyönteiset erittävät ja päällystyvät pieniin salaperäisiin hiukkasiin, jotka voivat tarjota sekä inspiraation että ohjeita seuraavan sukupolven teknologialle.

Ensin tutkijatiimi toisti tarkasti näiden hiukkasten, joita kutsutaan brokosomeiksi, monimutkaisen geometrian ja kaivoi esiin parempaa ymmärrystä siitä, kuinka ne absorboivat sekä näkyvää että ultraviolettivaloa.

Tämä voisi mahdollistaa bioinspiroitujen optisten materiaalien kehittämisen sovelluksiin esimerkiksi näkymättömyyden tuottavista rakenteista aurinkoenergian keruutehokkuutta parantaviin pinnoitteisiin, sanoo Tak-Sing Wong, konetekniikan ja biolääketieteen tekniikan professori.

"Tämä löytö voi olla erittäin hyödyllinen teknologiselle innovaatiolle", sanoo tutkijatohtori Lin Wang. "Uudella strategialla, joka säätelee valon heijastusta pinnalla, voimme ehkä piilottaa ihmisten tai koneiden lämpömerkit. Ehkä jonain päivänä ihmiset voisivat kehittää lämpönäkymättömyyden viitan, joka perustuu lehtihyönteisten käyttämiin temppuihin. Työmme osoittaa, kuinka luonnon ymmärtäminen voi auttaa meitä kehittämään nykyaikaisia teknologioita."

Wang jatkoi selittäen, että vaikka tutkijat ovat tienneet brokosomihiukkasista jo pitkään, niiden valmistaminen laboratoriossa on ollut haaste hiukkasten geometrian monimutkaisuuden vuoksi.

"On ollut myös epäselvää, miksi lehtisiipat tuottavat hiukkasia, joilla on niin monimutkainen rakenne", Wang sanoo. "Onnistuimme valmistamaan nämä brokosomit korkean teknologian 3D-tulostusmenetelmällä laboratoriossa. Laboratoriossa valmistetut hiukkaset vähensivät valon heijastusta jopa 94 %. Tutkijoiden mukaan kyseessä on suuri löytö, koska tämä on ensimmäinen kerta, kun näemme luonnon tekevän jotain tällaista, jossa se säätelee valoa näin erityisellä tavalla käyttämällä onttoja hiukkasia.

Tutkijat havaitsivat, että brokosomin reikien koko, joka antaa sille onton, jalkapallon kaltaisen ulkonäön, on erittäin tärkeä. Brokosomien halkaisija on noin 600 nanometriä - noin puolet yksittäisen bakteerin koosta - ja brokosomien huokoset ovat noin 200 nanometriä.

Tutkijat havaitsivat, että brokosomien ainutlaatuinen rakenne palvelee kahta tarkoitusta: absorboi ultraviolettivaloa, mikä heikentää UV-näön omaavien petoeläinten, kuten lintujen ja matelijoiden havainnointia sekä hajottaa näkyvää valoa, mikä luo heijastamatonta suojaa mahdollisia uhkia vastaan. Reikien koko on täydellinen absorboimaan valoa ultraviolettitaajuudella.

Synteettiset brokosomit voivat mahdollisesti johtaa erilaisiin sovelluksiin kuten tehokkaampia aurinkoenergian talteenottojärjestelmiä, pinnoitteita, jotka suojaavat lääkkeitä valon aiheuttamilta vaurioilta, kehittyneitä aurinkosuojatuotteita ja jopa erilaisia peittämislaitteita, tutkijat totavat yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Hedelmäkärpäsen digitaalinen kaksonen

Tarkka kuin hämähäkin seitti

Näkymättömyyttä kolmiulotteisille kohteille