Nanočástice černého materiálu. Kredit: Jianfeng Huang et al. (2015).

Chrousti rodu Cyphochilus (čeleď vrubounovití, Scarabaeidae) z jihovýchodní Asie jsou bílí. Přímo extrémně bílí, což se jim zřejmě hodí jako kamufláž v prostředí, kde žijí. Výjimečná bělost chroustů neunikla pozornosti odborníků, kteří prostudovali jejich optické vlastnosti. Silvia Vignolini z Univerzity v Cambridgi a její spolupracovníci zjistili, že tihle chrousti mají na povrchu svého těla komplexní struktury z chitinových nanovláken. Vytvářejí fotonické krystaly a díky unikátnímu prostorovému uspořádání rozptylují světlo účinněji, než všechny známé materiály s nízkým indexem lomu.

Detail extrémně černého materiálu. Kredit: Jianfeng Huang et al. (2015).

Výzkum Vignoliniové z konce loňského roku měl velký ohlas. Rekordně bělostný materiál stojí za pozornost. Pozoruhodným způsobem inspiroval i tým saúdskoarabských badatelů z Technické a přírodovědecké univerzity krále Abdalláha, kteří vyvíjeli něco zcela opačného. Jejich cílem byl totiž extrémně černý materiál. Vyrobit naprosto dokonale černý materiál, který by absorboval veškerou dopadající energii a pak ji vyzářil bez ztráty energie, není zřejmě možné. Materiáloví vědci se ale tomuto ideálu mohou blížit a teď jim v tom významně pomohli právě chrousti rodu Cyphochilus.

Ďábelsky bílý chroust Cyphochilus. Kredit: John Horstman / flickr.

Saúdskoarabští vývojáři si důkladně prostudovali fotonické krystaly na kutikule ďábelsky bílých chroustů, které takřka perfektně odrážejí světlo. Nejspíš se hluboce zamysleli, použili nějaké počítačové simulace a vytvořili nanomateriál, který funguje opačně a je tedy extrémně černý. Tento materiál vytváří neuspořádaný povrch s náhodnými děrami, který velmi účinně pohlcuje světlo. Je to další důkaz toho, že strukturní zbarvení, tolik oblíbené Přírodou, umí doopravdy divy.

Nanostruktura povrchu kutikuly bílých chroustů. Kredit: Burresi et al. (2014).

Základem nového materiálu jsou nanotyčinky zlata spojené s nanokuličkami zlata o průměru 30 nanometrů. Nanomateriál díky své struktuře pohlcuje 98 až 99 procent dopadajícího světla, o vlnové délce mezi 400 a 1400 nanometry. Podle autorů článku v časopisu Nature Nanotechnology tenhle materiál v roztoku o nízké koncentraci absorbuje o 26 procent světelného záření víc, než doposud rekordní materiál z uhlíkových nanotrubiček, bez ohledu na úhel dopadajícího světla a jeho polarizaci.

Materiál saúdskoarabského týmu také přináší příjemný bonus v tom, že se snadno vyrábí i používá, ať už v roztocích anebo nikoliv. Jeho další výhodou je, že z něj lze vytvořit nový typ světelného zdroje, který vyzařuje monochromatické světlo a nepotřebuje k tomu žádnou rezonanci. Extrémně černý nanomateriál by každopádně mohl přinést řadu užitečných aplikací, počínaje technologiemi k odsolování vody, přes solární technologie, až po pokročilá optická zařízení.

Literatura
Phys.org 23. 10. 2015, Nature Nanotechnology online 19. 10. 2015.