Para peneliti meminjam trik skala nano dari bulu burung untuk mencoba menciptakan jenis laser baru yang dapat berkumpul dengan proses alami.
Para peneliti di Universitas Yale sedang mempelajari bagaimana dua jenis struktur skala nano pada bulu burung menghasilkan warna-warna yang cemerlang dan khas. Para peneliti berharap bahwa dengan meminjam trik skala nano ini dari alam mereka akan dapat menghasilkan jenis laser baru - yang dapat berkumpul dengan proses alami.
Ini adalah laser jaringan berdasarkan bulu dengan struktur nano tipe saluran. Laser ini terdiri dari interkoneksi saluran nano (putih) dalam membran semikonduktor. (Skala bar = 2 mikrometer.) Gambar milik Laboratorium Penelitian Hui Cao / Universitas Yale
Struktur Nanaoscales, sangat kecil, diukur dalam nanometer. Nanometer sama dengan sepersejuta meter. Ketika hal ini sekecil ini, Anda tidak dapat melihatnya dengan mata Anda, atau bahkan dengan mikroskop cahaya. Benda sekecil ini membutuhkan alat khusus yang disebut mikroskop probe pemindaian
Banyak warna yang ditampilkan di alam diciptakan oleh struktur berskala nano yang menyebarkan cahaya dengan kuat pada frekuensi tertentu. Dalam beberapa kasus, struktur ini menciptakan warna, di mana warna berubah dengan sudut pandang — seperti pelangi bergeser pada gelembung sabun. Dalam kasus lain, rona yang dihasilkan oleh struktur stabil dan tidak berubah. Mekanisme dimana sudut-warna independen dihasilkan ilmuwan bingung selama 100 tahun
Gambar milik Ken Thomas
Pada pandangan pertama, warna-warna stabil ini tampaknya dihasilkan oleh campuran protein acak. Tetapi ketika para peneliti memperbesar bagian-bagian kecil protein pada suatu waktu, pola-pola quasi-order mulai muncul. Para ilmuwan menemukan bahwa urutan jangka pendek inilah yang menyebarkan cahaya secara istimewa pada frekuensi tertentu untuk menghasilkan warna khas sayap burung bluebird, misalnya.
Terinspirasi oleh bulu, fisikawan Yale menciptakan dua laser yang menggunakan urutan jarak pendek ini untuk mengontrol cahaya.
Apa yang membuat struktur jangka pendek, yang diilhami oleh bio ini berbeda dari laser tradisional adalah, pada prinsipnya, mereka dapat berkumpul sendiri, melalui proses alami yang mirip dengan pembentukan gelembung gas dalam cairan. Ini berarti bahwa para insinyur tidak perlu khawatir tentang nanofabrikasi struktur skala besar dari bahan yang mereka desain, menghasilkan produksi laser dan perangkat pemancar cahaya yang lebih murah, lebih cepat, dan lebih mudah.
Ini adalah closeup dari duri bulu kontur belakang dari burung bluebird timur jantan; menunjukkan protein dengan struktur nano tipe saluran. (Skala bar = 500 nanometer.). Gambar milik Richard Prum Lab / Universitas Yale.
Satu aplikasi potensial untuk pekerjaan ini termasuk sel surya yang lebih efisien yang dapat menjebak foton sebelum mengubahnya menjadi elektron. Teknologi ini juga bisa menghasilkan cat yang tahan lama, yang bisa digunakan dalam proses seperti kosmetik dan iles. "Cat kimia akan selalu pudar," kata pemimpin penulis Hui Cao. Tapi "cat" fisik yang struktur nano menentukan warnanya tidak akan pernah berubah. Cao menggambarkan fosil kumbang berumur 40 juta tahun yang diperiksa laboratoriumnya baru-baru ini, dan memiliki struktur nano penghasil warna. "Dengan mataku aku masih bisa melihat warnanya," katanya. "Itu benar-benar berlangsung untuk waktu yang sangat lama."
Tim akan mempresentasikan temuan mereka di Pertemuan Tahunan Optical Society (OSA) 2011, Frontiers in Optics (FiO) 2011 di San Jose, CA pada Oktober 2011.
Kredit foto: Ana_Cotta
Intinya: Para peneliti di Universitas Yale sedang mengembangkan laser jenis baru yang terinspirasi oleh struktur skala nano pada kulit burung yang dapat merakit sendiri dengan proses alami.