Техника трехмерного «копирования» природных наноструктур позволит получать эффективные искусственные компоненты самых разных свойств. Крылья бабочек можно использовать в качестве шаблонов при создании микро- и наноструктур для нового поколения оптических схем.
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.
«Коммерческая биотехнология»