Ирина Гайда. Очевидное невероятное. Природа — источник открытий и вдохновения.

Ирина Гайда. Очевидное невероятное. Природа — источник открытий и вдохновения.

Ирина Гайда. Очевидное невероятное. Природа — источник открытий и вдохновения.

Природа – самый гениальный разработчик прототипов для возобновляемых источников энергии (ВИЭ), утверждают учёные из Йеля.
Открытие, сделанное благодаря изучению птичьих перьев, сможет в будущем повысить эффективность оптоволокна, солнечных батарей и топливных элементов. Его особую актуальность подчёркивает тот факт, что поиск новых форм ВИЭ проводится под эгидой Министерства энергетики США, выделившего немалые средства на технологии декарбонизации.

Международная команда учёных из колледжа Йель-НУС в Сингапуре, Йельского университета, Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Аргоннской национальной лаборатории (старейшего исследовательского центра Министерства энергетики США) совершила это открытие, исследуя оперение синекрылой листовой птицы, обитающей в Южной и Юго-Восточной Азии (включая Сингапур). Возглавляет исследование Винодкумар Саранатан из Йель-НУС.

Как оказалось, перья синекрылых листовых птиц так причудливо переливаются целым спектром цветов не благодаря каким-то пигментам, а из-за особой формы организации клеток в виде одинарного гироида. Гироид – это сложная трёхмерная структура, бесконечно соединяющаяся и повторяющаяся во всех трёх измерениях и при этом обладающая минимально возможной поверхностью. Её впервые описал в 1970 году американский физик Алан Шён (Alan Schoen), выбирая сверхлёгкий и сверхпрочный материал для космических аппаратов. Двойные гироиды часто встречаются в органическом и неорганическом мире (гироидная структура присутствуют в клетках растений, животных), но одинарный гироид, да ещё настолько эволюционировавший в плане получения ярких, насыщенных структурных цветов, в перьях птиц был обнаружен впервые (до сих пор нечто отдалённо напоминающее удавалось найти только в крыльях бабочек).

Одинарные гироиды поглощают световые волны всех длин, кроме одной, отражаемой. Именно этот цвет мы воспринимаем как окраску пера птицы или его участка. Цвет, получаемый с помощью одинарных гироидов, очень стоек к внешним воздействиям, не тускнеет с течением времени и может быть использован в оптике, для генерации солнечной энергии, при создании топливных элементов и во многих других областях.

Сравнивая цветообразующие наноструктуры, присутствующие у близкородственных видов листовых птиц, учёные обнаружили, что именно этот – синекрылый — вид способен формировать одинарные гироидные фотонные кристаллы, которые обладают чрезвычайно ценными оптическими и электронными свойствами, просто идеальными для использования в фотоэлектрических преобразователях для выработки солнечной энергии. Подобные кристаллы имеют потенциал не только для улучшения фотоэлементов (их производство станет проще и дешевле), но и в других промышленных приложениях, таких как электрокатализ в топливных элементах и волоконной оптике.
Исследование:

Перейти к обсуждению

Добавить комментарий