Pawie pióra mogą emitować światło laserowe — naukowcy

Amerykańscy naukowcy odkryli niezwykłą właściwość ozdobnych piór pawia indyjskiego – są one zdolne do emisji światła laserowego.

Tak wynika z badania opublikowanego w czasopiśmie Scientific Reports.

Naukowcy z Politechniki Florydy i Uniwersytetu Stanowego w Youngstown potraktowali ogonowe pióra samców pawia indyjskiego (Pavo cristatus), w szczególności plamki przypominające oczy, roztworem fluorescencyjnego barwnika – rodaminy 6G. Następnie przeprowadzili specjalny cykl zwilżania i suszenia, a pod wpływem promieniowania laserowego pióra zaczęły świecić.

Wspomniany barwnik ma właściwość emitowania światła w odpowiedzi na zewnętrzne napromieniowanie laserowe.

Podczas eksperymentu naukowcy wielokrotnie nanosili roztwór rodaminy na „pawiego oka” ogonowego pióra i pozwalali mu wyschnąć, a emisję światła rejestrowano po ostatnim cyklu zwilżania i suszenia, gdy pióro było jeszcze wilgotne.

Okazało się, że niezależnie od koloru obszaru, pióra z różnych próbek wykazywały ten sam zestaw długości fal emisji laserowej.

Wcześniej efekty laserowe zaobserwowane w materiałach organicznych (takich jak kości, pióra czy tkanki) tłumaczono tak zwanym „przypadkowym” laserem. Światło wielokrotnie odbija się wewnątrz materiału, tworząc wzmocnienie bez sztywnej geometrii rezonatora.

Jednak w przypadku pawich piór ten mechanizm się nie potwierdził, dlatego naukowcy doszli do wniosku, że emisja laserowa powstaje dzięki drobnym, lecz uporządkowanym elementom strukturalnym wewnątrz promieni pióra.

Te „ukryte” rezonatory rozmieszczone są po całym „oku” i działają niezależnie od koloru – nawet w brązowych i żółtych strefach, które w ogóle nie mają odpowiedniego odbiciowego spektrum. Szczególnie intensywną emisję naukowcy zarejestrowali z „zielonej” części pióra, gdzie odbicie najlepiej pokrywa się z fluorescencyjnym maksimum rodaminy 6G.

Aby uzyskać wzmocnienie laserowe, badacze musieli stosować impulsy laserowe o wysokiej intensywności, choć niższej niż w przypadku klasycznego „przypadkowego” lasera.

Naukowcy podkreślili, że struktury wywołujące efekt laserowy nie pokrywają się z kryształami fotonowymi odpowiedzialnymi za jaskrawe, tęczowe zabarwienie piór, ponieważ te drugie raczej tworzą kolor, ale nie zapewniają potrzebnego sprzężenia zwrotnego dla lasera.

Zamiast rozmytego światła fluorescencyjnego próbki emitowały wyraźne piki laserowe, co świadczy o istnieniu wewnętrznych rezonatorów w mikrostrukturze pióra.

Piki powtarzały się w różnych próbkach i w różnych kolorowych obszarach piór – nawet tam, gdzie naukowcy nie spodziewali się strukturalnego sprzężenia zwrotnego. Taka powtarzalność wyklucza przypadkowy charakter emisji i wskazuje na obecność ukrytych, regularnych struktur zapewniających rezonans laserowy.

Amerykańscy specjaliści wyjaśnili, że emisja laserowa wywołana wprowadzeniem barwnika do pawiego pióra ujawnia stabilne mikrostruktury niewidoczne pod mikroskopem. Spektroskopia laserowa może być skuteczną metodą analizy złożonych struktur biologicznych – szczególnie tam, gdzie mikroskopowe techniki wizualizacji są ograniczone lub nie dają pełnego obrazu.

Co więcej, metoda ta nie wymaga niszczenia próbki, dzięki czemu naukowcy będą mogli zastosować nowe podejście również do innych złożonych tkanek biologicznych.

Wcześniej japońscy naukowcy opracowali plastik, który może pomóc rozwiązać problem masowego zanieczyszczenia oceanów.

Amerykańscy badacze z Uniwersytetu Case Western Reserve i Kliniki Cleveland rozpoczęli prace nad nową szczepionką, która może całkowicie wyeliminować raka trzustki z organizmu.