С точки зрения взаимодействия с жидкостями, грубо говоря, есть два типа материалов: гидрофильные и гидрофобные. Губки для мытья посуды, например, относятся к первой группе, так как отлично впитывают жидкости. Примером вторых могут быть листья многих растений, ибо они отталкивают жидкости. На первый взгляд все достаточно просто, однако более внимательное рассмотрение гидрофобных и гидрофильных материалов указывает на важность наноразмерных поверхностных особенностей, которые и влияют на взаимодействие с водой или другими жидкостями.

Ученые из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (США) создали новый метод литографии, позволяющий получить материал с высокой степенью гидрофобности, вдохновением для которого стали крылья цикад. Почему именно эти насекомые стали фундаментом исследования, в чем особенность новой методики, и насколько удачно искусственный аналог копирует оригинал? Об этом мы узнаем из доклада ученых.

Основа исследования

Для многих насекомых вода, будь то мелкая лужица или идущий дождь, стала бы смертельной ловушкой, если бы не эволюция. В результате адаптации многие виды развили способность либо противостоять разрушительной силе воды, либо использовать воду в своих целях. Водомеры, к примеру, используя поверхностное натяжение, спокойно перемещаются по воде. Хрупкие крылья бабочек обладают особыми наноразмерными структурами, которые буквально разрывают падающие на них капли дождя.

Стоит отметить, что бабочки не единственные насекомые, которые применяют особую наноразмерную архитектуру крыльев в качестве защиты от воды. Эта способность присуща многим другим насекомым, которые обладают крыльями. Суть в том, что метод хоть и один, но вот реализация отличается от вида к виду, от семейства к семейству.

В рассматриваемом нами сегодня исследовании ученые обратили внимание на цикад Neotibicen pruinosus, которые также борются с дождем за счет необычных наноразмерных образований на поверхности своих крыльев. Однако одно дело понять, что у цикад есть наноструктуры, другое дело — эти структуры реплицировать. В этом деле ученым помог метод нанопечатной литографии (далее NIL от nanoimprint lithography).

Одной из основных особенностей данного метода является возможность использовать исходный образец (эталон) для создания первой реплики (шаблон). Полученный шаблон позволяет производить множество последующих реплик без потери сходства с оригиналом.

В данном труде ученые усовершенствовали данную методику и создали нанопечатную литографию на растворимом шаблоне (DT-NIL от dissolvable template nanoimprinting lithography). Важно и то, что метод работает при комнатной температуре и давлении, а также задействует вполне доступные материалы, такие как лак для ногтей и медицинский спирт. Ученые отмечают, что лак для ногтей (далее лак) нетоксичен и биосовместим, что избавляет их от необходимости использовать крайне токсичные материалы, как в классическом NIL методе.