Новости химической науки > Датчики тепла на крыльях бабочки

Крылья бабочки представляют собой хорошо известный пример «структурного окрашивания» – наноструктурированный хитин отражает и преломляет падающий на него свет, приводя к хорошо известному разнообразию рисунков на крыльях бабочек, превращающих их в «живые цветы». Новое исследование раскрывает новые возможности крыльев бабочек – если на эти крылья нанести углеродные нанотрубки, крылья превратятся в детектор инфракрасного излучения.

Крылья бабочек подсказывают идею создания более простого и дешевого детектора инфракрасного излучения. (Рисунок из Nat. Photonics, 2012, DOI: 10.1038/nphoton.2011.355)

В настоящее время датчики инфракрасного излучения, также известные как приборы ночного видения, представляют собой сложный набор приборов и оборудования, включающий в себя микроболотометр, преобразующий изменение тепловых эффектов в изменение сопротивления. Информация с этого прибора далее передается в виде оптической картинки на очки ночного видения.

Предварительные эксперименты исследователей из группы Радислава Потирайло (Radislav Potyrailo) позволяют предложить использовать отливающие радужным цветом чешуйки бабочки Morpho sulkowskyi в качестве нового, упрощенного подхода к созданию системы ночного видения, способной и поглощать фотоны инфракрасного излучения, и сразу преобразовывать ИК-сигнал в оптическую картинку без необходимости охлаждения или преобразования тепловой энергии.

Для демонстрации возможности такого подхода исследователи из группы Потирайло взяли чешуйки с крыльев бабочки и легировали их одностенными углеродными нанотрубок, поглощающими большее количество инфракрасного излучение. Полученный на основе хитина материал поглощает излучение в области длин волн 3-8 мкм таким образом, легирование химиновых чешуек нанотрубками увеличивает эффективность поглощения теплоты.

По мере поглощения легированными чешуйками наноструктуры увеличивались в объеме, в результате чего изменялась длина волны, отражавшаяся от наночастицы. Конечно, крылья бабочки не слишком хорошо подходят для визуализации изображения, поэтому исследователи использовали в качестве подложки такие материалы, как перфорированные полимеры и силиконы. По словам исследователей, эти полимеры также могут использоваться в качестве материалов для изготовления аналогов хитиновых чешуек с крыльев бабочки.

Мохан Шринивасаро (Mohan Srinivasaro), специалист по оптическим свойствам структур, подобных структурам на крыльях бабочки из Технологического Института Джорджии отмечает, что работа его коллег из группы Потирайло нашли очень элегантное применение природным фотонным структурам. Он добавляет, что, по его мнению, изучение таких структур позволит нащупать и другие способы их приемнения.

Источник: Nat. Photonics, 2012, DOI: 10.1038/nphoton.2011.355

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #физическая химия, #химия полимеров