Нанокопия: Снова учимся у природы
Ученые Технологического института Джорджии, работающие под руководством Жонга Лин Ванга (Zhong Lin Wang), изготовили нанокопии чешуек крыльев тропической бабочки Morpho peleides. Искусственные чешуйки обладали такими же физическими и оптическими свойствами, как их природные прототипы.
Для создания искусственных чешуек с помощью метода низкотемпературного напыления атомных слоев наносили на чешуйки равномерные слои оксида алюминия. Толщина покрытия при этом регулировалась числом циклов обработки. Далее образцы нагревались до 800О С, что приводило к кристаллизации и повышению прочности оксида алюминия и выгоранию органических чешуек. Получившиеся в результате искусственные чешуйки полностью повторяют уникальную трехмерную структуру оригинала. В частности, у них тоже есть ветвистые трубчатые образования, которые обеспечивают возможность использования этих структур в качестве оптических волноводов, светоделителей или даже микрореакторов и микрожидкостных приборов.
Цвет крыльев бабочки обуславливается набором пигментов и отражением света от структур микро- и наноразмера. Искусственные чешуйки, подобно своим природным прототипам, отражают голубой свет, однако с немного большей длиной волны. Ученые объясняют это отсутствием пигментов, а также тем, что фотонные структуры чешуек несколько изменяются из-за высушивания, которому их приходится подвергать перед напылением оксида алюминия. Авторы также установили, что увеличение толщины слоя оксида алюминия смещает отражаемый свет в направлении красной зоны спектра. Таким образом, при увеличении толщины слоя с 10 до 40 нм изначально отражаемый голубой свет становится зеленым, затем желтым, оранжевым и розовым.
Жонг Лин Ванг сообщил, что в дальнейшем исследователи планируют воспроизведение с помощью гидрофобной поверхности ножек водомерок, позволяющей им скользить по воде.