Main Page English Version  
Previous Up Next

Как золотые жуки Chrysina resplendens помогают физикам


Н.В. Борисова    и    А.Л. Лобанов


Эта любопытная информация и иллюстрации заимствованы нами с сайтов "РИА Новости" и "University of Nebraska-Lincoln State Museum".


В русский текст с сайта "РИА Новости" внесено одно важное исправление. Английское "scarabs" неверно переведено там как "скарабеи". В русском языке скарабеями называются только представители рода Scarabeus (подсемейство Scarabaeinae), а в отношении других жуков "scarabs" нужно переводить как "пластинчатоусые жуки".


В статье речь идет о представителе рода Chrysina (подсемейство Rutelinae). Для этих жуков Олегом Леонидовичем Крыжановским было предложено очень удачное название "золотые жуки", которым мы воспользовались при корректировании перевода.


Физики: золотые жуки помогут ускорить интернет в несколько раз

МОСКВА, 16 июня 2017

© РИА Новости.

16.06.2017

А. Полянина

Ученые раскрыли секрет золотой окраски золотых жуков

© Иллюстрация РИА Новости.


Блестящие золотые жуки приобрели подобную необычную окраску благодаря наличию особых наноструктур в их надкрыльях, которые могут отражать свет, "закрученный" в любую сторону. Их искусственные копии помогут создать сверхбыстрые системы передачи данных, говорится в статье, опубликованной в журнале Royal Society Interface.

"Блестящий золотой цвет и необычная поляризация света, отраженного от панциря, делает золотых жуков действительно уникальными существами по сравнению с тысячами других красивых насекомых и животных планеты. Эти жуки могут послужить примером для разработки новых оптических систем, о которых мы раньше не могли подумать", - рассказывает Пит Вукусич (Pete Vukusic) из университета Эксетера (Великобритания).

В последние годы ученые активно изучают свойства так называемых метаматериалов - искусственных структур из множества отдельных кусочков или наночастиц, способных необычным образом взаимодействовать со светом или другими формами электромагнитного излучения. Метаматериалы, как сегодня считают физики, станут основой сверхбыстрых световых компьютеров будущего и других футуристичных гаджетов.

Так художник представил себе луч лазера, закрученный в спираль

Физики с помощью закрученного луча лазера хотят в разы ускорить интернет
© University at Buffalo


Строго говоря, метаматериалы не являются изобретением человека - похожие на них кристаллы и структуры встречаются на крыльях многих бабочек "металлической" окраски, на панцирях многих других насекомых, крыльях птиц и даже в знаменитых синих складках на мордах павианов-мандрилов.

Вукусич и его коллеги открыли пока самый необычный пример природного метаматериала, изучая структуру крыльев жуков Chrysina resplendens - южноамериканских хрущиков, чьи крылья и панцирь окрашены в ярко-золотой цвет. Сегодня эти жуки являются очень популярными среди коллекционеров, которых привлекает необычная окраска данных насекомых и их крупные размеры.

Так художник представил себе луч света, закрученный в ленту Мебиуса

Физики впервые смогли закрутить луч света в ленту Мебиуса
© Фото: University of Rochester


Еще век назад знаменитый американский физик Альберт Михельсон заметил, что панцирь этих насекомых, питающихся листвой и древесиной высокогорных деревьев, крайне необычно взаимодействует со светом. Он обнаружил, что луч света всегда закручивается в левостороннюю спираль при отражении от тела жука, но не смог найти этому объяснения.

Вукусич и его коллеги выяснили, почему это происходит, изучив структуру поверхности надкрыльев Chrysina resplendens. Они обнаружили, что панцирь жука по сути является сверхсложным метаматериалом, состоящим из огромного числа хитиновых наночастиц толщиной в микрометр, уложенных в своеобразные "штабеля" и повернутых в разные стороны.

Самец пантерного хамелеона с Мадагаскара

Камуфляж хамелеонов построен на базе фотонных нанотехнологий
© Фото: Michel Milinkovitch


Благодаря этому поверхность надкрылья превращается в идеальное зеркало, способное отражать не только обычный солнечный свет, но и любую форму поляризованного света, в том числе и излучение, закрученное в спираль. Что интересно, в последнем случае свет остается "закрученным" в ту же самую сторону - если луч был уже закручен направо, то он остается таким после отражения.

Последнее свойство делает золотых жуков крайне интересными для ученых с практической точки зрения - спирально закрученный свет и способность его "нормально" отражать позволит физикам в несколько раз ускорить работу интернет-сетей, кодируя информацию в том, как "закручен" свет. Установки, способные производить свет такого типа, уже существуют, однако ни одну из них нельзя уместить внутрь микрочипа. Обнаружение подобной миниатюрной структуры в природе, как заключают авторы статьи, упрощает решение этой задачи.

Chrysina resplendens - photo by: K.Robacker