Исследование бабочек может улучшить солнечные батареи

Ученые из Китая провели исследование свойств черных чешуек бабочек, практически не отражающих свет. Изучение этих природных систем для сбора солнечной энергии в дальнейшем может привести к улучшению солнечных элементов, используемых для преобразования света в электричество. Результаты исследования могут быть также применены для создания микрооптических сенсоров, противоотражательных пленок для линз оптических устройств и даже для стелс-технологий.

Исследователи при создании новых устройств все чаще обращают свое внимание на уже существующие в природе системы. Причем вдохновением ученым могут служить не только отдельные белки и молекулы, но и многокомпонентные сложные структуры. Ярким примером этого является исследование, которое провел со своими коллегами Тоньсянь Фан (Tongxiang Fan) из Университета Шанхая. Команда ученых изучала свойства черных чешуек бабочки-парусника Troides aeacus.

В исследовании было проведено изучение морфологии и строения бабочки, спектральные характеристики, применен метод теоретического моделирования. В результате было обнаружено, что чешуйки черного цвета у этой бабочки практически не отражают света, что объясняется у них особым сочетанием физических и химических факторов.

Физический фактор – их наностуктура, которая понижает светоотражающую способность чешуек, обеспечивая максимальное поглощение света. Химический – наличие в нижней части чешуек пигмента-меланина, который ответственен за преобразование солнечной энергии. Таким образом, отмечает Фан, происходит взаимодействие физики и химии, в результате чего чешуйки приближаются по своим свойствам к абсолютно черным телам.

По словам Дэниэла Хилла (Daniel Hill) из Университета Валенсии (Испания), эксперта по фотонным композитным материалам из полимеров и наночастиц, исследование Фана является ярким примером того, какую большую помощь может оказать изучение природы для улучшения существующих устройств, сделанных руками человека. Теперь специалистам по фотонным устройствам необходимо будет провести большую работу по созданию системы на основе черных чешуек, а затем попытаться внедрить эти структуры в новые микроприборы, добиваясь тем самым создания более дешевых и точных светопоглощающих устройств нового поколения.