Mikropartikel, die in den Sekreten von Zikaden gefunden werden, können die geheime Zutat für die Herstellung des Unsichtbarkeitsumhangs werden. Diese Partikel verändern die Wellenlänge des Lichts, mit der der Unsichtbarkeitseffekt erzielt werden kann.
Die von Zikaden produzierten Partikel stoßen nicht nur Wasser von ihren Flügeln ab, sondern verändern auch die Wellenlängen des Lichts, was für Forscher bei ihren langfristigen Versuchen, einen Unsichtbarkeitsmantel zu schaffen, nützlich sein könnte.
Der Schlüssel, um Objekte unsichtbar zu machen, besteht darin, einen Weg zu finden, Licht zu absorbieren, das die Objekte verdeckt. Es stellt sich heraus, dass genau dies die Zikade tut, die sich vor Raubtieren versteckt.
Wissenschaftler der University of Pennsylvania haben ein synthetisches Material entwickelt, das die von Zikaden verwendeten Mikropartikel nachahmt. Dies wird durch die Verwendung von nanometergroßen Vertiefungen erreicht, die Licht in einem weiten Bereich von Wellen aus verschiedenen Richtungen absorbieren können.
Dieses Material bietet ein besseres Verständnis dafür, warum Zikadenmikropartikel (Brochosomen) ein Insekt so effektiv tarnen und zur Tarnung von Gegenständen verwendet werden können.
"Wir wussten, dass unsere synthetischen Partikel aufgrund ihrer Struktur optisch interessant sein können", sagte einer der Forscher Tak-Sing Wong. - Anschließend wies der Leiter der Studie, Shikuan Yang, darauf hin, dass die Zikade eine Beschichtung erzeugt, deren Struktur unserem synthetischen Material sehr nahe kommt. Dies gab uns einen Grund darüber nachzudenken, wie die Zikaden dieses Material verwenden."
Brochosomen sind wie winzige Fußbälle. Wissenschaftler haben lange versucht, sie auf künstliche Weise nachzubilden.
Mithilfe eines komplexen Prozesses in fünf Schritten konnten Wissenschaftler ähnliche Mikropartikel herstellen, mit denen bis zu 99 Prozent des Lichts im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereich eingefangen werden können. Das Fehlen von reflektiertem Licht bedeutet, dass der Betrachter einfach nichts zu sehen hat.
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Die Untersuchung dieser künstlichen Brochosomen half, den Mechanismus des "Verschwindens" von Zikaden zu verstehen, da räuberische Insekten und Vögel, die ihnen nachjagen, im ultravioletten und sichtbaren Bereich sehen.
Wenn das synthetische Material auf die Blätter aufgetragen wurde, stimmten bei der Nachahmung des Marienkäfer-Sehvermögens (mit Einschränkung des sichtbaren Spektrums) die Farben der Blätter und Mikropartikel praktisch überein.
Die Schaffung des Unsichtbarkeitsmantels liegt immer noch außerhalb unserer Möglichkeiten - und einige Physiker sind sich sicher, dass dies einfach unmöglich ist -, aber die Forscher glauben, dass die Ergebnisse von Zikaden erweitert und in realen Materialien verwendet werden können.
"Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Verwendungszwecke", sagt Wong. „Manganoxid wird beispielsweise häufig in Superkondensatoren und Batterien verwendet. Aufgrund ihrer großen Oberfläche können unsere Partikel gut für Batterieelektroden sein und die chemische Reaktion beschleunigen."
Als Antireflexionsbeschichtung könnte das neue Material Sensoren und Kameras dabei helfen, das Signal-Rausch-Verhältnis zu verbessern, die Fähigkeiten von Teleskopen zu verbessern und sogar die Effizienz von Solarzellen zu verbessern. In all diesen Fällen ist der Absorptionsgrad der Lichtenergie sehr wichtig.
Es sieht so aus, als müssten wir für eine Weile auf den Unsichtbarkeitsumhang verzichten; Dennoch eröffnet diese Studie neue Perspektiven, und Wissenschaftler hoffen, dass das Material bei längeren Wellenlängen funktioniert.
„Durch die Vergrößerung dieser Struktur könnten möglicherweise längere elektromagnetische Wellen wie das mittlere Infrarot absorbiert werden, was den Anwendungsbereich als Sensor und Energiespeicher erweitern wird“, sagt Wong.
Vadim Tarabarko
