Японские физики изобрели с помощью светлячков сверхъяркие светодиоды

Изучив специальную наноструктур, находящуюся в брюшке японских светлячков, корейские физики использовали полученные сведения для разработки мощных и эффективных светодиодов, передается в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Science.

Команда физиков во главе с Ки-хуна Чона из Института передовой науки и технологий Кореи (Тэджон) выполнила анализ устройства брюшка японских светлячков вида Luciola lateralis, попытавшись создать искусственный аналог так называемого "фонаря" этих насекомых.

Бесцветный колпак, расположенный на брюшке Luciola lateralis представляет собой множество наноструктур, превращающих всю поверхность кутикулы в нечто похожее на стиральную доску, коэффициент преломления которой близок аналогичному показателю для обычного воздуха. Такое свойство дает возможность жуку тратить гораздо меньше сил на производство светового сигнала, поскольку свет практически проходит свободно границу между хитином брюшка насекомого и молекулами воздуха.

Чон с коллегами предположили, что данная конструкция вполне может быть адаптирована для создания сверхмощных светодиодов. Чтобы проверить эту гипотезу ученые в лаборатории создали аналог кутикулы, проследив за изменениями ее оптических свойств при смене высоты, ширины и расстояния между наноструктурами.

Исследователи изготовили пластиковую форму с целым набором выемок, которые в точности повторяют узор из наноструктур, находящихся на брюшке светлячка, а затем залили ее прозрачной смолой. Высушив смолу ультрафиолетовой лампой, ученые получили набор из микроскопических колпаков, которые по структуре, а также преломляющей способности повторяли кутикулу Luciola lateralis.

Далее Чон вместе с коллегами собрали на основе этих конструкций несколько светодиодов и проследили, насколько хорошо они пропускали свет. Лучшие результаты дали оригинальные наноструктуры, повторявшие в точности устройство брюшка Luciola lateralis. Как отмечают ученые, подобные колпачки пропускают в общей сложности 98,3% света, а это с точки зрения оптики достаточно близко к максимально возможным значениям.