Новый материал возможно позволит наконец-то создать настоящий плащ-невидимку
Микрочастицы, обнаруженные в выделениях цикад, могут стать секретным ингредиентом для производства плаща-невидимки. Эти частицы изменяют длину световых волн, что может быть использовано для достижения эффекта невидимости.
Производимые цикадами частицы не только отталкивают воду от их крыльев, но также изменяют длину световых волн, и это может пригодиться исследователям в их долголетних попытках создать плащ-невидимку.
Главное в создании средства, делающего предметы невидимыми — найти способ поглощения света, который бы скрывал объекты. Оказывается, именно это делает цикада, прячась от хищников.
Учёные в Университете Пенсильвании создали синтетический материал, который имитирует используемые цикадами микрочастицы. Это достигается с помощью лунок нанометрового размера, способных поглощать свет в широком диапазоне волн, приходящий с разных сторон.
Этот материал позволяет лучше понять, почему микрочастицы цикады (брохосомы) так эффективны в маскировке насекомого, и могут быть использованы для камуфляжа чего угодно.
«Мы знали, что наши синтетические частицы могут быть интересны в плане оптики из-за своей структуры, – сказал один из исследователей Так-Синг Вонг. – Впоследствии руководитель исследования Шикуан Янг указал, что цикада вырабатывает покрытие, структура которого очень близка к нашему синтетическому материалу. Это дало нам повод задуматься, как цикады используют этот материал.»
Брохосомы похожи на крошечные футбольные мячи. Учёные уже давно пытались воссоздать их искусственным способом.
Используя сложный процесс, включающий пять этапов, учёные смогли получить похожие микрочастицы, способные захватить до 99 процентов света, в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Отсутствие отражённого света означает, что наблюдателю просто нечего рассматривать.
Изучение этих искусственных брохосом помогло понять механизм «исчезновения» цикад, так как охотящиеся на них хищные насекомые и птицы видят в ультрафиолетовом и видимом диапазонах.
Когда синтетический материал нанесли на листья, то в эмуляции зрения божьей коровки (с ограничением видимого спектра), цвета листьев и микрочастиц практически совпадали.
Создание плаща-невидимки пока что за пределами наших способностей, – а некоторые физики уверены, что это попросту невозможно, – но исследователи полагают, что полученные от цикад результаты можно расширить, и использовать в реальных материалах.
«У разных материалов своё применение, – говорит Вонг. – Например, оксид марганца широко используется в суперконденсаторах и аккумуляторах. Из-за большой площади поверхности наши частицы могут быть хороши для электродов аккумуляторов, ускоряя химическую реакцию.»
Как антиотражательное покрытие, новый материал может помочь сенсорам и камерам улучшить отношение сигнал/шум, усилить возможности телескопов, и даже повысить эффективность солнечных батарей. Во всех этих случаях очень важен уровень поглощения световой энергии.
Похоже, нам придётся ещё какое-то время обходиться без плаща-невидимки; тем не менее это исследование открывает новые перспективы, и учёные надеются заставить материал работать с более длинными волнами.
«Если сделать эту структуру крупнее, она, возможна, сможет поглощать более длинные электромагнитные волны, такие как средние инфракрасные, а это расширит диапазон применений как датчика и аккумулятора энергии», – говорит Вонг.
14.11.2017 17:50
