Исследование российских физиков и биологов показало: даже микроскопические водоросли умеют работать со светом лучше, чем многие созданные человеком технологии. Всё благодаря наноструктурам на поверхности их кремниевых панцирей, которые фокусируют свет с невероятной точностью и помогают растению эффективнее фотосинтезировать.
Учёные «Сколтеха», МГУ и других научных центров проанализировали структуру панцирей диатомовых водорослей Coscinodiscus oculus-iridis. Эти оболочки пронизаны тысячами отверстий, расположенных с точностью, вызывающей эффект, известный как эффект Тальбота — оптическое явление, при котором дифракция света через решётку формирует самоповторяющийся узор из света и тени. Именно в этих световых «фокусах» находятся хлоропласты, ключевые участки фотосинтеза.
«Мы не знаем, появилась ли эта структура у водорослей именно ради фокусировки света, но очевидно, что она повышает эффективность фотосинтеза. Свет концентрируется прямо там, где он нужен клетке».
— Сергей Дьяков, доцент Центра инженерной физики, Сколтех
Феномен может стать основой для новых технологий. Исследователи считают, что подобные природные структуры можно использовать для создания более эффективных солнечных батарей, оптических сенсоров и светоуправляющих покрытий, способных усиливать или направлять излучение с минимальными потерями.
Работа вписывается в масштабный научный тренд — биомиметика, изучение и заимствование природных решений в инженерии. Как кузнечики прыгают выше своего роста, а богомолы пробивают панцири, так и водоросли, как оказалось, веками пользовались тонкими оптическими эффектами, которые только сейчас удалось понять и описать.
Эти микроскопические организмы производят четверть всего кислорода на Земле — и, возможно, вскоре вдохновят инженерные решения, способные изменить будущее энергетики.
Источник: пресс-служба "Сколтеха"
