Физики собрали сверхчувствительный датчик теплового излучения из чешуек крыльев бабочек и углеродных нанотрубок.
О сборке супер-термометров с участием бабочек сообщает РИА Новости со ссылкой на статью в журнале Nature Photonics. Бабочки из рода Morpho славятся яркими и блестящими крыльями, причем красота их крыльев обеспечивается не особой пигментацией, а уникальной структурой чешуек. «Частокол» из полосок хитина на поверхности крыльев особым образом преломляет и отражает свет, что и дает бабочке атласную или перламутровую окраску.
Группа американских ученых под руководством Радислава Потирайло (Radislav Potyrailo) из Центра глобальных исследований компании General Electric в городе Нискаюна изучала этих бабочек. И отметила, что крылья Morpho sulkowskyi меняют цвет при малейшем изменении температуры воздуха.
Структуру чешуек крыльев бабочки исследовали при помощи высокочувствительного микроскопа. На их поверхности физики обнаружили особые светопреломляющие «елочки», размеры которых уменьшались или увеличивались при колебаниях температуры. При этом менялась и частота света, который отражался от крыльев, так как длина его волны напрямую зависела от размеров «елочек» на чешуйках.
Бабочка плюс нанотрубки равняется супердатчик
Ученые использовали крылья бабочки для сборки термочувствительного датчика, приклеив несколько чешуек к углеродным нанотрубкам. Однослойные трубки из атомов углерода хорошо поглощают инфракрасное излучение, и их добавление позволило усилить чувствительность термодатчика на основе крыльев бабочки.
Прибор работает следующим образом: тепловая энергия поступает на углеродные трубки и передается на чешуйки бабочки. Чешуйки меняют цвет, что фиксируется светочувствительными датчиками. По изменению цвета компьютер рассчитывает параметры инфракрасного излучения.
Собрав прототип датчика, авторы статьи проверили его работу, постепенно нагревая от отрицательных температур до 30 градусов по Цельсию. Устройство реагировало на малейшие изменения в температуре окружающей среды - на тысячные доли градуса. По словам ученых, такой датчик гораздо чувствительнее, чем большинство современных коммерческих термодатчиков.
Кроме того, датчик работает очень быстро – он способен фиксировать около 40 изменений температуры в секунду. Авторы статьи полагают, что этот показатель можно будет еще улучшить при помощи специальных шумоподавляющих алгоритмов, обрабатывающих исходные данные.
Как считают Потирайло и его коллеги, создание искусственного аналога чешуек бабочки и сборка супер-термометров на его основе поможет астрономам, биологам, геологам и другим специалистам.
