En nyligen genomförd studie av ett team av forskare under ledning av Dr. Vinod Kumar Saranathan från Division of Science vid Yale-NUS College har upptäckt ett komplex, tredimensionell kristall som kallas den enda gyroiden inom fjädrar av den blåvingade lövfågeln. Dr. Saranathan och hans teams genombrott kom från deras undersökning av fjäderfärgerna hos lövfåglar, en gåtfull grupp sittande fåglar som är endemiska i Syd- och Sydostasien (inklusive Singapore), en art som har utvecklat de unika kristallerna i sin fjäderdräkt.

Genom att jämföra de färgproducerande nanostrukturerna som finns hos nära släktingar, teamet rapporterade att denna art kan direkt syntetisera fotoniska kristaller i enkla gyroid, som har mycket önskvärda optiska och elektroniska egenskaper som gör dem idealiska för användning i fotovoltaiska celler för att generera solenergi. Användning av denna kristall – en "krona på verket" inom materialvetenskap som hittills endast har tillverkats med stor svårighet – har potentialen inte bara att förbättra solceller, vilket innebär att de kan tillverkas lättare och billigare, men också för användning i andra industriella tillämpningar som katalys i bränsleceller och fiberoptik.

Publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), denna studie är särskilt relevant eftersom sökandet efter förnybara energikällor och hållbar tillverkning har fått en ny brådska.

Dr Saranathan, som har en samtidig anställning vid National University of Singapores institution för biologiska vetenskaper, sa, "För närvarande, vi kan inte industriellt tillverka fotoniska kristaller i en gyroad för att fungera i det synliga ljusspektrumet, via självmontering, en process som spontant sammanför kemiska "legoklossar" i nanoskala. Större kristaller kan tillverkas och sedan värmekrympas för att fungera med synligt ljus, men än så länge kan detta endast göras i liten skala och är inte defektfritt. Således, vår upptäckt av de första direkt självmonterade enkla gyroidkristallerna kända för vetenskapen, finns i dessa lövfåglar, vi tycker är revolutionerande. Sättet som bladfåglar tillverkar dessa kristaller på är mycket enklare än hur fjärilar - av vilka några använder samma struktur i sina vingfjäll - eller materialforskare är kända för att göra det."

"Vår forskning ger en tydlig insikt om klassen av fläckiga partiklar som laddade proteiner som forskare kan undersöka i framtiden, för att se om de kan lockas till att bilda dessa kristaller vid synliga ljusskalor. Att veta hur lövfåglar tillverkar dessa exotiska strukturer kan stimulera nya biomimetiska miljövänliga självmonteringsstrategier för storskalig materialsyntes på dessa mycket utmanande optiska längdskalor, med tanke på det akuta ekologiska behovet av sådana material."