Data: Czwartek, 22 maja 2008, 11:06

Natura pomoże stworzyć optyczny komputer

Dzięki pracom Michaela Bartla i jego zespołu z University of Utah oraz dzięki pewnemu... chrząszczowi, możliwa stanie się produkcja idealnych kryształów fotonicznych, która pozwolą na manipulowanie światłem i zbudowanie bardzo wydajnego fotonicznego komputera.

Naukowcy odkryli, że pancerz brazylijskich chrząszczy z gatunku Lamprocyphus augustus składa się z idealnych fotonicznych kryształów. Dzięki temu po raz pierwszy w historii naukowcy mogą podjąć pracę ze strukturą, która jest idealnym fotonicznym kryształem. Dzięki swojej specyficznej budowie pancerz chrząszcza mieni się w słońcu wieloma odcieniami zieleni.

Chrząszcz Lamprocyphus augustus (©2003 Barbara Strnadova)

Niestety chityna, z której zbudowany jest pancerz, nie nadaje się do produkcji kryształów. Jest niestabilna, nie jest półprzewodnikiem i nie zagina odpowiednio światła. Dlatego też Bartl i jego zespół próbują naśladować pancerz i stworzyć kryształy w warunkach laboratoryjnych.

Fotoniczne kryształy posłużą nie tylko do budowy optycznych komputerów. Przydadzą się również do stworzenia bardziej wydajnych ogniw słonecznych, posłużą jako katalizatory reakcji chemicznych, wejdą w skład miniaturowych laserów.

Jak wyjaśnia Bartl: fotoniczne kryształy to nowy typ materiału optycznego, który pozwoli na manipulowanie światłem w sposób odmienny od klasycznego. Dzięki takim kryształom będzie można np. zdecydować, które długości fali i z jaką prędkością przejdą przez kryształ, a które się od niego odbiją.

Problem w tym, że nikomu nie udało się dotychczas stworzyć idealnych kryształów fotonicznych. Oczywiście każdy słyszał o tym, że diamenty są idealnymi kryształami. Nie można ich jednak użyć do manipulowania światłem, gdyż poszczególne atomy w diamencie są upakowane zbyt gęsto.

Opalizująca zieleń zwierzęcia jest wywołana strukturą pancerza, a nie żadnym barwnikiem. Bliższe badania wykazały, że każdy z kryształów tworzących pancerz owada ma wymiary 200x100 mikrometrów. Światło zielone, o długości fali 500-550 nanometrów, nie jest w stanie przez nie przeniknąć i się odbija.

Dalsze badania prowadzono za pomocą mikroskopu skaningowego. Po stworzeniu 150 przekrojów przez strukturę chitynowych kryształów i ich złożeniu w komputerze okazało się, że pancerz tworzą idealne, czyli podobne do diamentów, struktury krystaliczne. Zbudowane są jednak nie z węgla, a z powietrza i chityny.

Chrząszcz ma naturalny kolor zielony opalizujący, który jest widoczny i nie służy do kamuflażu. Naukowcy doszli do wniosku, że owad w ten sposób zwraca uwagę płci przeciwnej.

Mariusz Błoński