Оптические свойства паучьего шелка привлекают внимание ученых

Новые исследования показали, что натуральный шелк может стать более дружественной к окружающей среде альтернативой традиционным методам манипулирования светом – оптическим волокнам из пластика или стекла. Два коллектива ученых – из университета Тафтса в Бостоне и Реннского физического института (Франция), независимо изучавшие возможные приложения этого материала в фотонике, представят свои выводы на очередном ежегодном собрании Оптического Сообщества Frontiers in Optics (FiO) 2012, которое состоится в середине октября в Рочестере (штат Нью-Йорк).

Шелк, производимый пауками и шелковичными червями, является одним из прочнейших известных волокон, помимо этого он биосовместим и разлагается микроорганизмами. Недавние открытия показали, что, в дополнение к вышеперечисленным качествам, он практически не уступает стеклу по возможности проводить свет.

Бостонская группа под руководством Фиоренцо Оменетто (Fiorenzo Omenetto) разрабатывает материалы, имеющие вид пластика, но сохраняющие при этом оптические свойства шелка. Изготовленные из них датчики, могут имплантироваться, например, для контроля за процессом срастания костей в месте перелома, и будут безвредно рассасываться в организме после выполнения своей функции.

Кроме того, они создали и успешно испытали голубой лазер, сделанный из композитных материалов с добавлением шелкового волокна. Это устройство также полностью биоразлагаемо и потребляет меньше энергии, чем широко используемые акриловые лазеры. Коммерческое внедрение наработок инженеров университета Тафтса, по мнению Оменетто, произойдет в следующие 5-10 лет.

Французский коллектив экспериментирует с натуральным паучьим шелком, применяя его волокна в качестве светопроводов. В отличие от стекла, которое на пути к оптическому волокну должно пройти технологическую цепочку, включающую высокотемпературный нагрев и вытягивание, шелковая нить выходит из паука готовая к использованию. Лабораторные испытания микрочипов с интегрированными в них шелковыми соединениями показали, что такие волокна способны не только проводить свет, но и изменять траекторию его распространения, направляя к различным частям микросхемы.

Ученые рассчитывают, что их работа позволит создать биосенсоры, способные регистрировать присутствие молекул или активность белков, например, пропуская свет через образец крови. Кроме того, проводники из паучьего шелка, благодаря их малой толщине (всего 5 мкм в диаметре) смогут служить удобным источником света для медицинской визуализации и даже для внутренней химической диагностики с использованием спектроскопии.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI