Вивчення комах-світлячків дозволило різко збільшити ефективність світлодіодних джерел світла
Світлодіодні джерела світла, які є майбутнім освітлювальних систем, і так мають досить високу ефективність, але в їх конструкції немає абсолютно нічого, що б було взято з природи. Але ретельне вивчення з допомогою растрового електронного мікроскопа поверхні тіл деяких комах-світлячків призвело до створення нової конструкції світлодіода, що має набагато більшу ефективність, ніж звичайний світлодіод. У двох статтях, виданих у останньому випуску журналу "Optics Express", описано вивчення структур на поверхні тіла світлячків, що нагадують черепичне покриття даху будівель, і експеримент, в якому розміщення подібної "наночерепицы" на поверхні світлодіода дозволило збільшити його ефективність на 55 відсотків.
"Ми назвали виявлені на тілі світлячків лускаті структури черепицею зовсім не випадково" - розповідає Аннік Бей (Annick Bay), один з дослідників, - "Ці лусочки виступають вгору і мають нахил, точно ряди черепиці, акуратно покладені на дах". Аннік Бей, студент-випускник університету Намюра (University of Namur) в Бельгії, працюючи спільно з іншими дослідниками з Франції та канади, спромоглися за допомогою лазера "луската покриття на поверхню напівпровідникового кристала світлодіода.
Завдяки виступаючим і похилим лусках, частина світла, що випромінюється світлодіодом, відображається у зворотному напрямку. Але нерівності на поверхні самого кристала викликають появу дифракції світла, що є ключем до збільшення ефективності світлодіода. Кут, під яким нахилені лусочки покриття світлячка, розміром 10 на 3 мікрона, поряд з рядами паралельних більш дрібних лусочок, дозволяє ефективно дифрагировать жовто-зелена частина спектра видимого світла, збільшуючи світловіддачу на 45 відсотків, у порівнянні зі світловіддачею звичайній плоскій поверхні.
Для того, щоб зробити копії натуральних структур на поверхні світлячків дослідники використовували лазер, яким були сформовані ряди похилих структур на поверхні світлодіода з нітриду галію. Але дослідники не просто повторили зроблене природою, вони трохи змінили кути нахилу і розміри штучних лусочок для того, що б ефект дифракції охоплював більш широку частину спектру. Така уловка дозволила дослідникам домогтися ще більшої ефективності випромінюванні світла, ніж це вийшло у природи.
Аннік Бей та інші дослідники вважають, що не доведеться довго чекати того моменту, коли результати їхніх досліджень будуть втілені у вигляді нових надзвичайно економних світлодіодних джерел світла, адже ідеї енергоефективності та енергозбереження за останній час, отримують все більш широке поширення.