Chrousti rodu Cyphochilus (čeleď vrubounovití, Scarabaeidae) z jihovýchodní Asie jsou bílí. Přímo extrémně bílí, což se jim zřejmě hodí jako kamufláž v prostředí, kde žijí. Výjimečná bělost chroustů neunikla pozornosti odborníků, kteří prostudovali jejich optické vlastnosti. Silvia Vignolini z Univerzity v Cambridgi a její spolupracovníci zjistili, že tihle chrousti mají na povrchu svého těla komplexní struktury z chitinových nanovláken. Vytvářejí fotonické krystaly a díky unikátnímu prostorovému uspořádání rozptylují světlo účinněji, než všechny známé materiály s nízkým indexem lomu.
Výzkum Vignoliniové z konce loňského roku měl velký ohlas. Rekordně bělostný materiál stojí za pozornost. Pozoruhodným způsobem inspiroval i tým saúdskoarabských badatelů z Technické a přírodovědecké univerzity krále Abdalláha, kteří vyvíjeli něco zcela opačného. Jejich cílem byl totiž extrémně černý materiál. Vyrobit naprosto dokonale černý materiál, který by absorboval veškerou dopadající energii a pak ji vyzářil bez ztráty energie, není zřejmě možné. Materiáloví vědci se ale tomuto ideálu mohou blížit a teď jim v tom významně pomohli právě chrousti rodu Cyphochilus.
Saúdskoarabští vývojáři si důkladně prostudovali fotonické krystaly na kutikule ďábelsky bílých chroustů, které takřka perfektně odrážejí světlo. Nejspíš se hluboce zamysleli, použili nějaké počítačové simulace a vytvořili nanomateriál, který funguje opačně a je tedy extrémně černý. Tento materiál vytváří neuspořádaný povrch s náhodnými děrami, který velmi účinně pohlcuje světlo. Je to další důkaz toho, že strukturní zbarvení, tolik oblíbené Přírodou, umí doopravdy divy.
Základem nového materiálu jsou nanotyčinky zlata spojené s nanokuličkami zlata o průměru 30 nanometrů. Nanomateriál díky své struktuře pohlcuje 98 až 99 procent dopadajícího světla, o vlnové délce mezi 400 a 1400 nanometry. Podle autorů článku v časopisu Nature Nanotechnology tenhle materiál v roztoku o nízké koncentraci absorbuje o 26 procent světelného záření víc, než doposud rekordní materiál z uhlíkových nanotrubiček, bez ohledu na úhel dopadajícího světla a jeho polarizaci.
Materiál saúdskoarabského týmu také přináší příjemný bonus v tom, že se snadno vyrábí i používá, ať už v roztocích anebo nikoliv. Jeho další výhodou je, že z něj lze vytvořit nový typ světelného zdroje, který vyzařuje monochromatické světlo a nepotřebuje k tomu žádnou rezonanci. Extrémně černý nanomateriál by každopádně mohl přinést řadu užitečných aplikací, počínaje technologiemi k odsolování vody, přes solární technologie, až po pokročilá optická zařízení.
Literatura
Phys.org 23. 10. 2015, Nature Nanotechnology online 19. 10. 2015.