Нове відкриття може дозволити нам нарешті зробити плащ-невидимку

Мікрочастинки, які комахи комах потви не тільки відштовхують воду від їхніх крил, але також змінюють довжини хвиль світла, що може зробити їх корисними для дослідників, що працюють над довготривалим пошуком, щоб створити плащ невидимості.

Ключем до створення такого маскувального пристрою є пошук способу поглинання світла таким чином, який приховує проглядається об'єкт, і це саме те, що робить ліфчик для ухилення від хижаків, згідно з новим дослідженням.

Вчені з Університету штату Пенсільванія придумали синтетичні матеріали, які імітують мікрочастинки, які використовуються лишайниками, використовуючи нанорозмірні отвори для поглинання світла з усіх боків в широкому діапазоні частот.

Матеріал дає нам краще уявлення про те, чому мікрочастинки личинки (так звані брохосоми) настільки ефективні при маскуванні комах і в кінцевому підсумку можуть бути використані для маскування майже будь-якого іншого.

«Ми знали, що наші синтетичні частинки можуть бути цікавими оптично через їх структури», - каже одна з команд Tak-Sing Wong.

«Ми не знали, поки мій колишній постдоктор і провідний автор дослідження Шікуань Ян не підняв його на груповому зборах, що коник зробив ці нелипких покриття природною структурою, дуже схожою на наші синтетичні.»

Фальшиві кольорові синтетичні брохосоми (Зображення: Shikuan Yang / Birgitt Boschitsch / Penn State)

«Це змусило нас задатися питанням, як коник використовував ці частинки в природі».

Брохосоми трохи схожі на дуже крихітні футбольні м'ячі, але до сих пір вчені намагалися відтворити їх штучними матеріалами.

Використовуючи складний п'ятиступінчастий електрохімічний процес, дослідникам вдалося створити деякі аналогічні мікрочастинки, здатні захоплювати до 99 відсотків світла - від ультрафіолету до видимого і близького до інфрачервоного.

Звичайно, жоден відбите світло не означає, що жоден спостерігач не проїжджає повз.

Близьке вивчення цих брохосомов, зроблених людиною, показало більше про те, як може зникнути дію лишайників, тому що багато хижаки комах, як і інші комахи та птахи, бачать світ крізь ультрафіолет і видиме світло.

Коли синтетична речовина була поміщена на листя і проглядався через симулювати вид жука сонечка (з обмеженим спектром зору), видимі кольору листя і мікрочастинок були дуже близькими.

Можливість створення плаща-невидимки з цього матеріалу далека від того, щоб бути життєздатним прямо зараз - насправді деякі фізики говорять, що це неможливо, повна зупинка, - але дослідники вважають, що їх результати, засновані на ліфті, можуть бути розширені і можуть в кінцевому підсумку можуть використовуватися в різних матеріалах.

«У різних матеріалів будуть свої додатки», - говорить Вонг. «Наприклад, оксид марганцю - дуже популярний матеріал, який використовується в суперконденсаторах і батареях. Через високу площі поверхні ця частка може створити хороший акумуляторний електрод і забезпечити більш високу швидкість хімічної реакції ».

Як антіотражающім покриття це може допомогти датчикам і камерам зменшити шум від сигналу до відносини, поліпшити можливості телескопів, щоб вони проникали в глибоке простір і навіть допомогли нам більш ефективно захопити світ на сонячних батареях.

У всіх цих випадках вирішальне значення мають високі швидкості поглинання енергії і світла.

Схоже, що нам потрібно буде робити без плаща невидимості ще трохи, але дослідження відкриває безліч нових напрямків досліджень, і команда сподівається, що матеріал можна розширити, щоб охопити більш довгі хвилі.

«Якби ми зробили структуру трохи більшою, могли б вона поглинати довші електромагнітні хвилі, наприклад, в середній інфрачервоній області спектра, і відкривати нові додатки для збору і збору енергії?» - запитує Вонг.

Дослідження було опубліковане в Nature Communications.

Література: ScienceAlert