Цивилизация
Корейские физики изучили свойства особых наноструктур в брюшке японских светлячков, усиливающих их световые сигналы, и использовали полученные сведения для сборки мощных и эффективных светодиодов, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Группа физиков под руководством Ки-хуна Чона из Института передовой науки и технологий Кореи в городе Тэджон проанализировала устройство брюшка японских светлячков (Luciola lateralis) и попыталась создать искусственный аналог «фонаря» этих насекомых.
Прозрачный колпак на брюшке Luciola lateralis состоит из множества наноструктур, превращающих поверхность кутикулы в своеобразную стиральную доску с коэффициентом преломления, близким к аналогичному показателю для воздуха. Это свойство позволяет жуку тратить меньше сил на подготовку светового сигнала, так как свет практически беспрепятственно проходит границу между хитином брюшка и молекулами воздуха.
Чон и его коллеги предположили, что подобная конструкция может быть адаптирована для производства сверхмощных светодиодов. Для проверки этой гипотезы ученые создали аналог кутикулы в лаборатории и проследили за тем, как изменились ее оптические свойства при изменении высоты, ширины наноструктур, а также расстояния между ними.
Авторы статьи изготовили пластиковую форму с набором выемок, повторяющих узор из наноструктур на брюшке светлячка, и залили ее прозрачной смолой. После этого ученые высушили смолу при помощи ультрафиолетовой лампы и получили набор из нескольких микроскопических колпаков, повторяющих по своей структуре и преломляющей способности кутикулу Luciola lateralis.
Затем Чон и его коллеги собрали несколько светодиодов на основе этих конструкций и проследили за тем, как хорошо они пропускали свет. Лучше всего себя показали оригинальные наноструктуры, полностью повторявшие устройство брюшка Luciola lateralis. По словам ученых, подобные колпачки пропускают 98,3% света, что очень близко к максимально возможным значениям с точки зрения оптики.
