Что может быть общего между нанотехнологиями и котами, да и вообще животным миром? Оказывается, что очень многое. В этой статье мы расскажем, как природа являет образцы нанотехнологий, которые человечество с горем пополам пытается воспроизвести для своих нужд.
Что такое нанотехнологии? Это такие технологии, которые позволяют создавать новые материалы и устройства, управляя процессом производства в пределах нанометров. Один из самых известных примеров воплощения нанотехнологий «в железе» на сегодняшний день — это процессоры компьютеров, смартфонов и вообще всей «умной» бытовой техники. Ещё одним результатом нанотехнологий являются т.н. метаматериалы, типа графена. Но откуда инженеры или учёные узнают, как и какие можно скомпоновать атомы, чтобы получился материал с нужными свойствами — абсолютно прозрачный или непрозрачный, проводящий или непроводящий? Оказывается, что многие рабочие образцы поставляет сама природа.
Коты — образцы нанотехнологий
Одним таких образцов, которые послужили примером, стали коты, а точнее их глаза. Чем же глаза котов привлекли внимание исследователей? Дело в том, что наши усатые-полосатые братья меньшие известны в качестве превосходных и самых совершенных охотников в животном мире. Их превосходство, в частности, обеспечивается острым слухом (как мышек слушают, помните?) и … совершенным ночным охотничьим зрением. Чуткие кошачьи глаза улавливают каждую кроху света, не отражая его от своей внешней части. Почему так? Чтобы это понять, сначала посмотрим на общее их устройство на картинке ниже.
Если посмотреть на выделенную на рисунке выше область, то можно увидеть, что она представляет собой стык между прозрачной роговицей и непрозрачной склерой. Когда исследователи заинтересовались, в чём же различие между ними, и исследовали тканевой состав роговицы и склеры, то они с удивлением обнаружили, что тканевой состав в принципе одинаков — одна и та же химия, одни и те же волокна. Тем не менее, отличие обнаружилось в дальнейшем — в упорядочении волокон (см. рис.2).
Исследования и результаты
В результате изучения того, как устроена роговица наших братьев меньших — котов, — учёные решили промоделировать распространение света через структуру, состоящую из диэлектрических стержней, погружённых в однородную среду. Рисунок этой среды вы можете увидеть ниже.
В результате численного счёта в достаточно сложной модели оказалось, что в определённом спектральном диапазоне (волны с длиной около 500 нанометров) такая «цилиндрическая» структуру пропускает не менее 97% падающего на неё излучения. Много это или мало? Если сравнить с обычным оконным стеклом, то оно пропускает примерно 90% падающего на него света: около 7-8% отражается, а 2-3% поглощается.
Заключение
Природа являет нам бесчисленное количество примеров того, как можно улучшить уже существующие материалы. Достаточно только внимательно посмотреть на мир вокруг нас из немного задуматься об его устройстве. И в результате у нас получается создать грубые по сравнению с ней нанотехнологические поделки, потренировавшись на кошках. Например, цветные плёнки, которые пропускают свет только с определённой длиной волны за счёт особой наноструктуры, специальные оптические фильтры для телекоммуникационных нужд, а также многое и многое другое…