La géométrie unique des brochosomes produits par les cicadelles réduit efficacement la réflexion de la lumière ultraviolette et visible. [Image: Lin Wang and Tak-Sing Wong/Penn State]
Des chercheurs de la Penn State University, aux États-Unis, pensent que les particules nanostructurées produites par les cicadelles, un insecte commun dans les jardins, pourraient inspirer une nouvelle génération de matériaux optiques pour des applications telles que les capes d’invisibilité et les revêtements antireflet (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, est ce que je: 10.1073/pnas.2312700121). En reproduisant avec précision la géométrie complexe des particules, appelées brochosomes, l’équipe a montré que ses versions fabriquées en laboratoire peuvent réduire la réflexion de la lumière jusqu’à 94 %
“Avec une nouvelle stratégie visant à réguler la réflexion de la lumière sur une surface, nous pourrions peut-être masquer les signatures thermiques des humains ou des machines”, a commenté l’auteur principal Lin Wang. “Peut-être qu’un jour les gens pourraient développer une cape d’invisibilité thermique basée sur les astuces utilisées par les cicadelles.”
Réplication des brochosomes
Les particules inhabituelles ont une géométrie en forme de boule avec des trous ouverts répartis sur leurs surfaces, tous reliés entre eux via une cavité centrale. Des études antérieures ont montré que les tailles des brochosomes et des trous sont remarquablement cohérentes entre les espèces de cicadelles, respectivement autour de 600 nm et 200 nm, mais les efforts visant à comprendre leurs propriétés et leur objectif ont été entravés par la difficulté de créer des structures aussi complexes en laboratoire. .
La géométrie inhabituelle en forme de boule de bucky des brochosomes avec des trous ouverts répartis sur toute leur surface. [Image: Lin Wang and Tak-Sing Wong/Penn State]
Les chercheurs de Penn State ont créé des versions simplifiées des particules en 2017, mais dans ce nouveau travail, ils ont utilisé une méthode avancée d’impression 3D pour reproduire la géométrie exacte des brochosomes naturels. Puisque la résolution de la technique d’impression ne pouvait pas reproduire leurs caractéristiques à l’échelle nanométrique, les chercheurs ont fabriqué des modèles à plus grande échelle, d’environ 20 µm de diamètre, qui réfléchissent la lumière infrarouge de la même manière que les particules naturelles interagissent avec les fréquences visibles et ultraviolettes.
Leurs résultats montrent que la géométrie ouverte des particules diffuse jusqu’à 80 % de la lumière à des longueurs d’onde similaires à leur diamètre, ce qui, dans la nature, fournirait aux cicadelles un bouclier antireflet efficace aux fréquences visibles. Les trous de surface absorbent également la lumière à des longueurs d’onde plus courtes, ce qui aiderait les insectes à éviter d’être détectés par les prédateurs possédant une vision UV, tels que les oiseaux et les reptiles.
Matériaux du futur
Les chercheurs pensent que les propriétés uniques des brochosomes pourraient inspirer la conception de futurs matériaux optiques, tels que des revêtements améliorés pour accroître l’efficacité des cellules solaires ou pour protéger les médicaments contre les dommages induits par la lumière. Des structures de type brochosome pourraient également être exploitées pour chiffrer des informations, garantissant ainsi que les données sensibles ne peuvent être visualisées qu’à des longueurs d’onde spécifiques.
“Notre travail montre comment la compréhension de la nature peut nous aider à développer des technologies modernes”, a ajouté Wang. “Nous venons de nous concentrer sur une espèce d’insecte, mais il existe de nombreux autres insectes étonnants qui attendent que les scientifiques étudient les matériaux.”
2024-03-26 17:34:46
1711465876
#Actualités #Optique #Photonique #Linsecte #darrièrecour #offre #une #inspiration #optique
