Не только красиво: перья павлина способны работать как лазер, показал эксперимент
Павлиньи перья способны излучать лазерный свет — к такому выводу пришла команда ученых из США. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Если попытаться простыми словами объяснить, в чем заключается суть открытия, то она сводится к следующему. Микро- и нано-структуры на поверхности павлиньих перьев способны усиливать и направлять свет, формируя лазерный луч (понимаем, на интуитивном уровне осознать такое сложно). При определенных условиях, когда на перо направляется световой импульс, его природная структура начинает вести себя как миниатюрный оптический резонатор, т.е. как лазер.
В работе использовались павлиньи перья, которые предварительно были пропитаны лазерным красителем (Rhodamine B) с помощью капельного нанесения. После высыхания структура пера служила своеобразным микрорезонатором. Под действием наносекундных УФ-импульсов с длиной волны 355 нм перья начали излучать лазерный свет — направленный, узкополосный и стабильный.
Особенно эффективной оказалась зона радужного «глазка» на хвосте павлина. Она содержит многоуровневые микроструктуры, способные усиливать свет. Исследователи обнаружили, что даже при низких энергиях накачки структура пера обеспечивает обратную связь, необходимую для лазерной генерации. При этом излучение происходило в пределах области менее 5 микрон. Это делает структуру применимой в наноэлектронике, биофотонике и даже в медицинской диагностике.
Scientific Reports
Перья павлина состоят из кератиновых микроструктур, которые естественным образом создают фотонные кристаллы — такие же, какие инженеры десятилетиями пытаются синтезировать в лабораториях. Но в этом случае структуры на перьях обеспечивают многократное рассеивание и усиление света, создавая так называемую «обратную связь» — критически важный элемент для запуска лазерной генерации.
В результате получается уникальный «био-лазер»: он не только компактен и устойчив, но еще и в некотором смысле «самособирающийся». Его не нужно собирать вручную, печатать на чипе или выращивать в чистой комнате — его можно просто вытащить из павлиньего хвоста.
Scientific Reports
Хотя речь идет о фундаментальной науке, потенциал для практического применения колоссален, считают ученые. Такие природные лазеры можно использовать в качестве биосенсоров, микроисточников света для фотонных микросхем, в медицинской диагностике или даже для создания гибких дисплеев нового поколения.
Особенно интригует возможность интеграции перьев (или их синтетических аналогов) в биоразлагаемую электронику, или в медицинские импланты с функцией точечного лазерного облучения. В отличие от традиционных лазеров, эти системы потенциально не будут требовать сложного питания и могут быть безопасны для биологических тканей.
Ранее RTVI.US рассказывал, что акулы могут помочь прогнозировать ураганы.
