Evolutionen har skapat hos bin, fjärilar, och skalbaggar något optiska ingenjörer har kämpat för att uppnå i åratal – exakt organiserade biofotoniska kristaller som kan användas för att förbättra solceller, fiberoptiska kablar, och även kosmetika och färger, en ny Yale-ledd studie har hittat.

Yale-teamet använde högintensiva röntgenstrålar vid Argonne National Laboratory i Chicago för att undersöka färgproducerande nanostrukturer i hårliknande strukturer som täcker vissa arter av fjärilar, vivlar och skalbaggar, bin, och spindlar och taranteller. De fann att arkitekturen hos dessa nanostrukturer är identisk med kemiska polymerer framställda av kemister och materialforskare, enligt rapporten publicerad 14 maj i tidskriften Nanobokstäver .

ingenjörer, dock, har haft svårt att organisera dessa polymerer i större strukturer som skulle göra dem kommersiellt genomförbara.

"Dessa biofotoniska nanostrukturer har samma former som vanligtvis ses i blandningar av stora, syntetisk, Legoliknande molekyler som kallas blocksampolymerer, utvecklad av kemister, " sa huvudförfattaren Vinod Saranathan, tidigare Yale doktorand och nu fakultetsmedlem vid Yale-NUS College i Singapore.

Dessa konstgjorda nanostrukturer måste vara en storleksordning större - som den som finns i skalbaggar och fjärilar - för att störa ljuset och skapa mättade färger. ingenjörer, apotek, och fysiker har för närvarande svårt att kontrollera självmonteringen av syntetiska polymerer för att uppnå önskad form av molekyler över en stor yta, sa Saranathan.

"Lejddjur som fjärilar och skalbaggar, som har utvecklats under miljontals år av urval, tycks rutinmässigt göra dessa fotoniska nanostrukturer med hjälp av självmontering och i önskad optisk skala precis som i moderna tekniska metoder, sa Richard Prum, William Robertson Coe professor vid institutionen för ekologi och evolutionsbiologi och senior författare till tidningen.