Светлячки сделают светодиоды экономичнее

Многие насекомые развили в себе необычные «световые» навыки. Фруктовый жучок обладает ярко-зелёным блеском благодаря способности селективно отражать свет, а глаза простого мотылька содержат антиотражающие структуры, позволяющие собирать максимальное количество падающего света, что даёт возможность насекомому вести ночной образ жизни. «Световые» навыки насекомых обеспечиваются микроскопическими биоструктурами, которые «проводят обработку» светового потока на основании длин волн или поляризации. Например, если длина волны падающего света совпадает с размерами биоструктур, то свет отразится под неожиданным углом, что вызовет изменение наблюдаемого цвета. Эффект аналогичен тому, что используется в солнцезащитных очках с поляризованными линзами.

Светлячки применяют свои способности для привлечения подруг: чем ярче светится насекомое, тем больше у него шансов завязать романтические отношения. Биосветовые наноструктуры, светоотражатели, располагаются на внешней стороне больших фотогенных клеток, помогая посылать световой сигнал максимальной мощности в окружающее пространство за счёт снижения оптического импеданса между воздухом и фотогенными клетками. И вот итог: использование такой, казалось бы, сложной структуры позволяет генерировать максимум света при минимуме энергозатрат. Как выясняется, все «культивирующие» биолюминесценцию насекомые применяют собственные, не менее эффективные версии таких наноструктур. Можно только догадываться, сколько миллионов лет ушло на их эволюционное конструирование.

Учёные из Корейского института науки и техники (Южная Корея) попробовали воспользоваться результатами исследований, проведённых самой природой, и применили подобные наноструктуры при создании более экономичных и ярких светодиодов. Они с максимальной точность провели измерение светоотражателей светлячков (с помощью электронного микроскопа), а затем воссоздали реплики этих наноструктур на поверхности светодиодной лампочки.

Тут хочется заметить, что повторить размер, обвести по контуру — это ещё не значит сделать что-то стоящее. Копировать тоже надо с умом! Светоотражатели светлячков представляют собой клетки, заполненные кристаллами мочевой кислоты. Эти клетки и эти кристаллы эволюционировали миллионы лет, чтобы достичь идеала. Неужели кто-то мог подумать, что содержимое клеток не играет особой роли? К сожалению, подобный образ мышления, бездумное поверхностное копирование ещё долго будут сдерживать настоящий научно-технический прогресс в Азии…

Подход «в лоб» принёс 3% прироста светимости по сравнению с простым светодиодом. Достижение, прямо скажем, не астрономическое, но учёные не унывают, полагая, что им вот-вот удастся прибавить ещё чуть-чуть. В любом случае результатов хватило на статью в уважаемом журнале Proceedings of the National Academy of Science.

Подготовлено по материалам NewScientist.