Microdeeltjes die in de afscheidingen van krekels worden aangetroffen, kunnen het geheime ingrediënt worden voor de productie van de onzichtbaarheidsmantel. Deze deeltjes veranderen de golflengte van licht, wat kan worden gebruikt om het onzichtbaarheidseffect te bereiken.
De deeltjes die door krekels worden geproduceerd, stoten niet alleen water van hun vleugels af, maar veranderen ook de golflengten van het licht, wat nuttig zou kunnen zijn voor onderzoekers in hun langetermijnpogingen om een onzichtbaarheidsmantel te creëren.
De sleutel tot het onzichtbaar maken van objecten is het vinden van een manier om licht te absorberen dat objecten verduistert. Het blijkt dat dit precies is wat de cicade doet, zich verbergen voor roofdieren.
Wetenschappers van de Universiteit van Pennsylvania hebben een synthetisch materiaal gemaakt dat de microdeeltjes nabootst die door krekels worden gebruikt. Dit wordt bereikt door putten van nanometergrootte te gebruiken die licht kunnen absorberen in een breed scala aan golven die uit verschillende richtingen komen.
Dit materiaal geeft een beter begrip van waarom cicade-microdeeltjes (brochosomen) zo effectief zijn in het camoufleren van insecten en kunnen worden gebruikt om alles te camoufleren.
"We wisten dat onze synthetische deeltjes optisch interessant zouden kunnen zijn vanwege hun structuur", zei een van de onderzoekers, Tak-Sing Wong. - Vervolgens gaf het hoofd van de studie, Shikuan Yang, aan dat de cicade een coating produceert waarvan de structuur heel dicht bij ons synthetisch materiaal ligt. Dit gaf ons een reden om na te denken over hoe de krekels dit materiaal gebruiken."
Brochosomen zijn als kleine voetballen. Wetenschappers hebben lang geprobeerd ze op een kunstmatige manier na te bootsen.
Met behulp van een complex proces dat vijf stappen omvatte, waren wetenschappers in staat om vergelijkbare microdeeltjes te maken die tot 99 procent van het licht in het ultraviolette, zichtbare en infrarode bereik konden opvangen. De afwezigheid van gereflecteerd licht betekent dat de waarnemer simpelweg niets te zien heeft.
Promotie video:
De studie van deze kunstmatige brochosomen hielp het mechanisme van de "verdwijning" van krekels te begrijpen, aangezien roofinsecten en vogels die erop azen in het ultraviolette en zichtbare gebied zien.
Toen het synthetische materiaal op de bladeren werd aangebracht, vielen de kleuren van de bladeren en microdeeltjes in de emulatie van het zicht van het lieveheersbeestje (met de beperking van het zichtbare spectrum) praktisch samen.
Het creëren van de onzichtbaarheidsmantel gaat nog steeds buiten onze mogelijkheden - en sommige natuurkundigen zijn er zeker van dat dit simpelweg onmogelijk is - maar de onderzoekers geloven dat de resultaten van krekels kunnen worden uitgebreid en gebruikt in echte materialen.
"Verschillende materialen hebben verschillende toepassingen", zegt Wong. “Mangaanoxide wordt bijvoorbeeld veel gebruikt in supercondensatoren en batterijen. Vanwege hun grote oppervlak kunnen onze deeltjes goed zijn voor batterijelektroden, waardoor de chemische reactie wordt versneld."
Als antireflectiecoating kan het nieuwe materiaal sensoren en camera's helpen de signaal-ruisverhouding te verbeteren, de telescoopmogelijkheden te verbeteren en zelfs de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren. In al deze gevallen is het absorptieniveau van lichtenergie erg belangrijk.
Het ziet ernaar uit dat we het een tijdje zonder de onzichtbaarheidsmantel zullen moeten stellen; niettemin opent deze studie nieuwe perspectieven, en wetenschappers hopen het materiaal op langere golflengten te laten werken.
“Door deze structuur groter te maken, zou het mogelijk in staat zijn om langere elektromagnetische golven te absorberen, zoals midden-infrarood, en dit zal het scala aan toepassingen als sensor en energieopslag vergroten”, zegt Wong.
Vadim Tarabarko
