«Нас вдохновили эти глаза», — сказал Рауль Дж. Мартин-Пальма, адъюнкт-профессор материаловедения и инженерии в Университете штата Пенсильвания. «Мы сказали:« Хорошо, мы можем сделать что-то искусственное, используя ту же самую воспроизводящуюся структуру, излучающую свет во всех направлениях, а не то, что есть сейчас, а именно плоские светодиоды ». работа с «биовдохновением», в которой идеи и концепции природы воплощаются в различных областях науки и техники, в течение последних семи лет. Он и его коллеги-исследователи описывают свою работу в журнале Applied Physics Letters, который выпускается AIP Publishing.
Теоретический анализ оптических свойств сложных глаз был затруднен из-за наноприпадок оммадития, 200-нанометровых конических выступов, мельчайшие размеры которых делали симулированные вычисления практически невозможными из-за непредсказуемого рассеяния света.«Гораздо проще просто изготовить реальное устройство и посмотреть, что произойдет», — сказал Мартин-Пальма. Так они и сделали.
Чтобы проверить светорассеивающие свойства этой структуры, исследователи извлекли роговицы у мух и покрыли их слоем трис (8-гидроксихинолинато) алюминия, хорошо известного флуоресцентного полимера, толщиной 900 нм. Затем они заставили модифицированную поверхность излучать видимый свет, подвергая ее воздействию рассеянного ультрафиолетового света.
По сравнению с плоской поверхностью с аналогичным покрытием, модифицированные омматидии демонстрировали меньшую угловую зависимость излучения, что означает, что они имели тенденцию более равномерно рассеивать свет во всех направлениях.«Покрывая глаза, мы смогли получить лучшее световое излучение или лучшее угловое распределение светового излучения», — сказал Мартин-Пальма.Это увеличенное излучение и угловое распределение означают, что рисунок роговицы мухи вскоре можно будет адаптировать к очень маленьким светодиодам и детекторам, которые смогут обрабатывать световой поток и входной сигнал из ошеломляюще широкого поля зрения.В то время как роговицы, использованные в эксперименте, были взяты у плодовых мух, Мартин-Пальма и его коллеги не выступают за массовый сбор мух для создания источников света.
«Мы уже разработали методику массового копирования биологических шаблонов в наномасштабе, включая сложные глаза насекомых», — сказал Мартин-Пальма. «Итак, теперь, когда мы хотим сделать 100 биореплицированных глаз, нам не нужно убивать 50 мух. Мы можем сделать несколько копий из одного шаблона».Следующим шагом в исследованиях Мартина-Пальмы является расширение процедуры нанесения покрытия на сложные глаза других видов, чтобы определить оптимальную структуру для всенаправленного излучения света.
Дальнейшая работа также включает изготовление светодиода в форме сложного глаза и, в конечном итоге, создание всенаправленных световых детекторов.