Как известно, одним из самых прекрасных творений природы, являются крылья бабочки. Наноструктурированный хитин, нанесенный на поверхность крыльев, своеобразно отражает и преломляет падающий свет, что в результате и приводит к весьма разнообразным и красочным картинам на крыльях летающих красавиц.
Тем не менее, последние исследования ученых, поведали миру и о научной ценности крыльев бабочек. Так, если на поверхность крыльев нанести углеродные нанотрубки, они (крылья) превратятся в своеобразные детекторы инфракрасного излучения.
Детекторы инфракрасного излучения сегодня – это не что иное, как – прибор ночного видения. Оборудованный целым рядом технологических приспособлений, таких как например микроболотометр, этот агрегат преобразует колебания тепловых эффектов в колебания сопротивления, а затем эта информации и передается на экран прибора ночного виденья.
Над исследованием обнаруженного эффекта уже работают некоторые ученые. Так например группа Радислава Потирайло (Центр глобальных исследований компании General Electric) выдвинула гипотезу, предполагающую возможность использования чешуек бабочки Morpho sulkowskyi в качестве элемента для создания качественно новых приборов ночного видения. Отливающие радужным цветом чешуйки позволят создать прибор поглощающий фотоны инфракрасного излучения и тут же преобразующий этот сигнал в картинку на экране, избегая при этом дополнительных операций по охлаждению и преобразованию тепловой энергии.
В процессе экспериментов ученые легировали чешуйки одностенными углеродными нанотрубками, способными поглощать инфракрасное излучение в больших количествах. Легирование (дословно – связывать, соединять) – процесс введения добавок в материал (металлы, сплавы, полимеры, полупроводники) с целью изменения химических и физических свойств, а также придания новых свойств. Получившийся в результате материал продемонстрировал высокую способность к поглощению излучения, и продемонстрировал, что легирование в значительной степени повышает эффективность поглощения тепла.
Принцип действия нового тепловизора заключается в том, что при поглощении легированным чешуйками тепла начиналось увеличение наноструктуры в объеме, что в свою очередь приводило к изменению длины волны, которая отражалась от наночастиц. Исследователи отмечают, что сами крылья бабочки, конечно, слабо подходят в качестве инструмента для визуализации. По этому были использованы силиконы и перфорированные полимеры в качестве подложки для изображения. Следует отметить, что эти полимеры и силиконы могут быть использованы для получения аналогов хитиновых чешуек с крыльев бабочек.
О том, как выглядят крылья бабочки в масштабе наноразмеров демонстрирует следующее видео. Примечательно, что помимо микроструктуры столь хрупкого объекта, ролик наглядно демонстрирует и разницу между цифровой камерой, оптическим и растровым электронным микроскопом. Видео подготовлено редакцией портала «Химфак ру«.
Новая разработка уже получила и положительные отклики в научном сообществе. Так Мохан Шринивасаро (Университет Джоржии, США), исследующий оптические свойства аналогичных крыльям бабочки структур, отметил, что достижения группы Потирайло являются весьма «элегантными» решениями и дальнейшие исследования могут привести и к открытию новых сфер применения хитиновых чешуек с крыльев бабочек.