Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) выделили физические механизмы, которые обеспечивают повышенную яркость и красочность крыльев бабочек, изучив их наноструктуру. Об этом сообщается на сайте образовательного учреждения.

В рамках работы исследователи изучили структуру чешуек на крыльях бабочек Teinopalpus imperialis, сочетая рентгеновские лазеры с птихографией — методом обработки изображений, предполагающим компьютерный анализ паттерна дифракции волн, которые прошли сквозь образец. Снимки, сделанные благодаря птихографии, отличаются высочайшим разрешением, а комбинирование методик позволило рассмотреть насекомых, не причиняя им вреда.

Полученные данные показали, что чешуйки Teinopalpus imperialis состоят из «высокоориентированных» фотонных кристаллов, каждый из которых обладает своим цветом. Кроме того, последние формируют на поверхности крыльев крошечные неровности, расширяющие показатель рассеивания света, что способствует восприятию крыльев как более «сочных».

Чешуйки на крыльях Teinopalpus imperialis состоят из «высокоориентированных» фотонных кристаллов © Andrej Singer, UC San Diego

Подобные дефекты, как отметили ученые, проявляются, когда противоположная сторона кристаллической решетки соскальзывает на один атомный ряд.

«Дефекты могут иметь негативный оттенок, но в действительности они полезны для улучшения материалов. Так, кузнецы веками учились вносить искажения в структуру металла, чтобы сделать его крепче. “Дефектная инженерия” также привлекает внимание многих исследовательских групп и компаний, работающих в области полупроводников. В случае фотонных кристаллов дефеткы могут повысить диффузии света за счет эффекта его локализации», — сообщил постдок Андрей Зингер.

По словам его коллеги Олега Шпырко, сложные клеточные механизмы, обеспечивающие такую структуру крыльев бабочек, формировались миллионы лет, и главным образом служат целям маскировки и спаривания. О составляющих основу крыльев фотонных кристаллах было известно и ранее, однако механизм их эффектности оставался для исследователей тайной.