Учёные превратили крылья бабочки в датчик инфракрасного излучения

Американским физикам удалось собрать сверхчувствительный датчик теплового излучения из углеродных нанотрубок и самого необычного природного материала – чешуек крыльев бабочек.

Подробные сведения были опубликованы в журнале Nature Photonics. Необыкновенные бабочки из рода Morpho известны своими яркими и блестящими крыльями, при этом красота их крыльев связана не с особой пигментацией, а неповторимой структурой чешуек. «Решетки» из полосок хитина, находящиеся на поверхности крыльев преломляют и отражают свет особым образом, это и придает бабочке перламутровую окраску.

Научно-исследовательская группа под руководством Радислава Потирайло, специалиста из Центра глобальных исследований известной компании General Electric в городе Нискаюна занималась изучением этих бабочек. Ученые отметили, что цвет крыльев бабочки вида Morpho sulkowskyi меняется при малейшей смене температуры воздуха.

Чешуйчатая структура крыльев бабочки была исследована с помощью высокочувствительного микроскопа. На поверхности крыльев физики заметили особые светопреломляющие «елочки», которые то уменьшались, то увеличивались в зависимости от колебаний температуры. Частота света, который отражался от крыльев, также менялась, поскольку длина его волны прямым образом зависела от размеров тех самых «елочек» на чешуйках.

Ученые применили крылья бабочки при сборке термочувствительного датчика, прикрепив несколько чешуек к его углеродным нанотрубкам. Трубки из атомов углерода однослойного типа отлично поглощают инфракрасное излучение, поэтому добавление чешуек позволило повысить чувствительность термодатчика, созданного на основе крыльев бабочки.

Принцип работы нового прибора заключается в следующем: тепловая энергия по углеродным трубкам передается постепенно на чешуйки бабочки. Они начинают менять цвет, что регистрируется светочувствительными датчиками. Изменение цвета позволяет компьютеру вычислить величину инфракрасного излучения.

Создав прототип датчика, исследователи проверили его работу, медленно нагревая от отрицательных температур до высоких (30 градусов по Цельсию). Прибор реагировал на самые незначительные изменения температуры окружающей среды. По сведениям ученых, подобный датчик намного чувствительнее большинства коммерческих термодатчиков, производимых сегодня.

• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов
• Новая и улучшенная камера, вдохновленная человеческим глазом
• Машинное обучение может помочь ответить на давние астрофизические вопросы
• Ученые связывают износ двигателей самолетов с попаданием пыли в крупных аэропортах
• Цемент, вдохновленный раковинами, стал в 19 раз гибче благодаря «спроектированным дефектам»
• Самый длинный в Северной Америке вантовый мост соединяет США и Канаду