Результаты опубликованы в текущем выпуске Nature Communications.Прозрачные материалы, такие как стекло, всегда частично отражают падающий свет. Некоторым животным с прозрачными поверхностями, например, бабочкам с глазами, удается сохранять небольшие отражения, но только тогда, когда угол обзора перпендикулярен поверхности.
Крылья стеклянной бабочки, которая обитает в основном в Центральной Америке, также имеют очень низкое отражение, если смотреть на них под большим углом. В зависимости от угла обзора зеркальное отражение варьируется от двух до пяти процентов. Для сравнения: в зависимости от угла обзора плоская стеклянная плоскость отражает от восьми до 100 процентов, то есть отражение превышает отражение крыла бабочки в несколько раз.
Интересно, что крыло бабочки не только слабо отражает видимый людям световой спектр, но также подавляет инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, воспринимаемое животными. Это важно для выживания бабочки.Для исследования этого до сих пор неизученного явления ученые исследовали стеклянные крылья с помощью сканирующей электронной микроскопии.
Более ранние исследования показали, что регулярные столбовидные наноструктуры ответственны за низкую отражательную способность других животных. Ученые также обнаружили наностолбики на крыльях бабочки. Однако, в отличие от предыдущих находок, они расположены нерегулярно и имеют произвольную высоту. Типичная высота столбов составляет от 400 до 600 нанометров, расстояние между столбами составляет от 100 до 140 нанометров.
Это соответствует примерно одной тысячной человеческого волоса.В ходе моделирования исследователи математически смоделировали эту неравномерность высоты и расположения наностолбиков. Они обнаружили, что рассчитанное количество отраженного света точно соответствует наблюдаемому количеству при различных углах обзора. Таким образом, они доказали, что низкое отражение при переменных углах обзора вызвано этой неоднородностью наностолбиков.
Докторант Хольшера Радванул Хасан Сиддик, открывший этот эффект, считает стеклянную бабочку очаровательным животным: «Не только оптически с ее прозрачными крыльями, но и с научной точки зрения. В отличие от других природных явлений, где регулярность является наивысшим приоритетом, бабочка-стекляннокрылая использует кажущийся хаос для достижения эффектов, которые также интересны для нас, людей ».Полученные результаты открывают широкий спектр применений там, где необходимы поверхности с низким уровнем отражения, например, для линз или дисплеев мобильных телефонов.
Помимо теоретических исследований этого явления, инфраструктура Института технологии микроструктур также позволяет реализовать его на практике. Первые тесты приложений в настоящее время находятся в стадии разработки.
Однако эксперименты с прототипами уже показали, что этот тип поверхностного покрытия также обладает водоотталкивающими и самоочищающимися свойствами.