Пір'я павича може випромінювати лазерне світло, — вчені

Американські вчені виявили незвичну властивість декоративного пір’я індійського павича – воно здатне випромінювати лазерне світло.

Про це йдеться у дослідженні в журналі Scientific Reports.

Дослідники Політехнічного університету Флориди та Державного університету Янгстауна обробили хвостові пера самців індійського павича (Pavo cristatus), зокрема плями, що нагадують очі, розчином флуоресцентного барвника – родаміну 6G. Пізніше вони провели спеціальний цикл змочування й сушіння, і під дією лазерного випромінювання пір’я почало світитися.

Вказаний барвник має властивість світитися у відповідь на зовнішнє лазерне опромінення.

Під час експерименту вчені неодноразово наносили на «павичеве око» хвостового пера розчин родаміну й давали йому висохнути, а випромінювання фіксували після останнього циклу змочування та висушування, коли пір’я ще було вологим.

Виявилося, що незалежно від кольору ділянки, пір’я з різних зразків демонструвало однаковий набір довжин хвиль лазерного випромінювання.

Раніше лазерні ефекти, зафіксовані в органічних матеріалах (як-от кістках, пір’ї чи тканинах), пояснювали так званим «випадковим», лазером. Світло багаторазово відбивається всередині матеріалу та створює підсилення без жорсткої геометрії резонатора. 

Однак у випадку із пір'ям павича такий механізм не підтвердився, тому науковці дійшли висновку, що лазерне світіння виникає завдяки малим, але впорядкованим структурним елементам усередині борідок пера.

Ці «приховані» резонатори розташовані по всьому «оку» і спрацьовують незалежно від кольору, навіть у коричневих і жовтих зонах, які взагалі не мають потрібного відбивного спектра. Особливо інтенсивне випромінювання вчені зафіксували з «зеленої» частини пера, де віддзеркалення найбільше збігається з флуоресцентним максимумом родаміну 6G.

Щоб виникло лазерне підсилення, вченим доводилось застосовувати лазерні імпульси високої інтенсивності, але нижчі, ніж для класичного «випадкового» лазера.

Дослідники зазначили, що структури, які викликають лазерний ефект, не збігаються з фотонними кристалами, відповідальними за яскраве райдужне забарвлення пір’я, адже ті радше створюють колір, але не забезпечують необхідного зворотного зв’язку для лазера.

Замість розмитого флуоресцентного світіння, зразки випромінювали чіткі лазерні піки, і це свідчить про існування внутрішніх резонаторів у мікроструктурі пера.

Піки повторювались у різних зразках і в різних кольорових зонах пера – навіть там, де вчені не очікували побачити структурований фотонний зворотний зв’язок. Така повторюваність виключає випадковий характер випромінювання і натомість вказує на наявність прихованих, регулярних структур, які забезпечують лазерний резонанс.

Американські фахівці пояснили, що лазерне світіння, спричинене введенням фарби у пір’я павича, виявляє стабільні мікроструктури, які не видно під мікроскопом. Лазерна спектроскопія може бути ефективним методом аналізу складної біологічної структури – зокрема тоді, коли мікроскопічні методи візуалізації обмежені або не дають повної картини.

До того ж, ця методика не потребує руйнування зразка, а тому дослідники зможуть використати новий спосіб дослідження і для інших складних біологічних тканин.

Раніше японські вчені розробили пластик, який може допомогти розв'язувати проблему масового забруднення океанів.

Американські дослідники з Університету Кейс Вестерн Резерв та Клівлендської клініки почали розробляти нову вакцину, яка зможе повністю позбавити організм від раку підшлункової залози.