Бабочка, вдохновившая появление новой нанотехнологии

Сымитировав микроскопические структуры в крыльях бабочки, международная научная команда сумела разработать новое устройство тоньше человеческого волоса, которое сможет сделать оптические коммуникации намного быстрее и безопаснее.

Исследователи из Свинбёрнского Университета технологии в Австралии и Университета Фридриха-Александра в Нюрнберге, Германия, создали фотокристалл, который способен разделять лево- и право-поляризованный свет.

Устройство этого кристалла было вдохновлено бабочкой Callophrys Rubi, также известной как «малинная голубянка». Эта бабочка имеет трёхмерные наноструктуры в своих крыльях, которые придают им особый переливающийся зелёный контур. Другие насекомые тоже имеют в своих телах наноструктуры, которые придают им цвет, но Callophrys Rubi имеет одно важное отличие.

«Крылья этой бабочки содержат огромный массив взаимнопереплетённых нанометровых спиралей, которые формируют уникальный оптический материал. И именно этот концепт мы использовали, чтобы создать наше фотонное кристаллическое устройство», рассказывает профессор Свинбёрна Марк Тёрнер.

С помощью трёхмерной лазерной нанотехнологии исследователи из Свинбёрна создали фотонный кристалл со свойствами, которые невозможно получить в природных кристаллах – а именно с возможностью круговой поляризации. Это миниатюрное устройство содержит более 750 тысяч крошечных полимерных наностержней.

Фотонный кристалл работает как микроскопический поляризующий светоделитель – подобно устройству, изобретённому в 1828 году шотландским учёным Уильямом Николем. Поляризующие светоделители, используемые в современной технологии – например, в телекоммуникациях, микроскопии и мультимедиа – изготавливаются из естественных кристаллов, которые работают для линейно поляризованного света, но не могут справиться со светом, поляризованным циркулярно.

«Мы полагаем, что создали первый в мире фотонный нанокристаллический хиральный светоделитель», рассказывает профессор Свинбёрна Мин Гу. «Он имеет большой потенциал применения в таких областях как оптические коммуникации, фотография, компьютерные вычисления и создание сенсоров».

«Эта технология открывает новые возможности в управлении светом в фотонных наноустройствах, и делает нас на шаг ближе к созданию оптических чипов, которые сумеют преодолеть проблему бутылочного горлышка для создания ультра-скоростных оптических сетей», говорит Мин Гу.