Fotonica: het voorbeeld van de natuur volgen
Spelen met licht en kleur is alomtegenwoordig in de natuur. In de loop van de evolutie hebben planten en dieren heldere kleuren, metaalachtige reflecties en ingewikkelde patronen ontwikkeld die kunnen worden gebruikt om de aandacht op zichzelf te vestigen of om roofdieren te misleiden. Om dit te doen, gebruiken ze vaak pigmenten – deeltjes die selectief licht absorberen. Maar er is nog een ander mechanisme. Grote groene metalen vliegen hebben bijvoorbeeld geen pigment op hun externe steunstructuur. Hetzelfde geldt voor de morpho-vlinder, ongeveer Morpho Raynor Met hun grote blauwe vleugels en gouden kevers zoals Aspidimorpha sanctaecrucis.
In plaats van kleurmoleculen hebben deze insecten minuscule nanostructuren op hun vleugels of buitenste schil die interageren met invallende lichtstralen. Vanwege het golfkarakter van licht produceert dit interferentie- en diffractie-effecten met verbluffende resultaten: bijvoorbeeld reflectie van één golflengte, totale reflectie op één golflengte na, gerichte emissie van bepaalde kleuren, de zogenaamde irisatie, waarbij de oppervlaktekleur verandert afhankelijk van het perspectief in een andere kleur, en meer dus. Analyse van dergelijke structuren laat zien dat relatief eenvoudige structuren kunnen leiden tot complexe optische fenomenen.
Daarom zoeken onderzoekers naar de natuur voor inspiratie om nieuwe en krachtige fotonische apparaten te ontwerpen. Hiervoor bestuderen ze eerst op grote schaal de systemen die daar voorkomen om de basisprincipes te begrijpen. De glanzende metaalgroene kleur van de gouden vlieg is bijvoorbeeld te danken aan de structuur van zijn chitineuze buitenste schil, die kenmerkend is voor insecten en andere geleedpotigen. In de vlieg bestaat deze zogenaamde cuticula uit een stapel van meerdere lagen van elk enkele tientallen nanometers dik. Hoewel elke laag op zichzelf transparant is, kan het licht reflecteren wanneer het is verpakt. Want als een lichtgolf…
“Analist. Schepper. Zombiefanaat. Fervente reisjunkie. Popcultuurexpert. Alcoholfan.”