(Phys.org) - Många insekter, fåglar, fisk, och amfibier avger ljus som ett sätt att kommunicera med varandra, men den art som producerar ljus mest effektivt är eldflugan. I en ny studie, forskare har undersökt de optiska egenskaperna hos eldflugans ljusemitterande nagelband, som inte är slät som de flesta konstgjorda lampor, men istället mönstrade med små hierarkiska strukturer. Inspirerad av dessa funktioner, forskarna replikerade mönstren för att skapa en bioinspirerad organisk ljusemitterande diod (OLED), vilket resulterar i en 60% ökning av ljusuttagseffektiviteten och 15% bredare belysningsvinkel.

Forskarna, ledd av Ki-Hun Jeong vid Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), har publicerat ett papper om eldflugansinspirerade OLED i ett nyligen utgåva av Nano bokstäver .

"Detta arbete rapporterar den första observationen av hierarkiska strukturer, d.v.s. lutande mikrostrukturer med nanostrukturer som finns på de cutikulära ultrastrukturerna på en eldflugans lykta, "Berättade Jeong Phys.org . "Baserat på vår storskaliga fotoniska beräkning, det avslöjades tydligt att funktionen av asymmetriska och hierarkiska strukturer väsentligt bidrar till effektiv extraktion och vidvinkelbelysning av bioluminescerande ljus som annars skulle fångas in i eldflugans lykta. Kunskapen från eldflyglyktor har framgångsrikt använts för nästa generations OLED. "

Arbetet bygger på tidigare forskning (några av samma författare) som har visat att eldflugans nagelband har nanostrukturer som förbättrar ljusöverföringen. Nagelbanden har också små strukturer som ökar ljusuttag (mängden ljus som faktiskt lämnar djuret) genom att minska inre reflektion. Problemet med intern reflektion är en av de största utmaningarna för lysdioder, där ofta mer än hälften av det producerade ljuset reflekteras tillbaka in i enheten snarare än att det avges. Forskare har redan efterliknat dessa nano- och mikrostrukturer i LED-design för att förbättra ljusöverföring och extraktion.

I den nya studien, forskarna har upptäckt att den asymmetriska och hierarkiska karaktären hos nagelbandsstrukturerna också spelar en nyckelroll i eldflugans ljusemitterande förmåga. Forskarna skapade exakta formar av dessa strukturer att använda som det optiska lagret på en OLED. Följaktligen, samma funktioner som hjälper eldflugor att kommunicera sina uppvaktningssignaler har visat sig också bidra till att förbättra avancerade belysnings- och displayapplikationer.

"Vår banbrytande teknik är den storskaliga tillverkningen av lutande mikrostrukturer och högordnade nanostrukturer på varje lutande mikrostruktur, "Jeong sa." Vi tror starkt att dessa biologiskt inspirerade OLED öppnar ett nytt paradigm för teknisk biomimetik för belysningstillämpningar. "

Eldsljuset kan bli en kommersiell verklighet inom en snar framtid.

"Vi söker en industriell OLED -partner som är intresserad av att kommersialisera vår nya idé, och vi kommer också att fortsätta arbeta med biologiskt inspirerad fotonik för tekniska tillämpningar, Sa Jeong.

© 2016 Phys.org