تعلم من الفراشات عن الشفافية الكاملة

تتميز الفراشة ذات الأجنحة الزجاجية (Greta oto) بأجنحة تكون معظم مساحة سطحها شفافة، ولكنها بالكاد تعكس الضوء. تتراوح نسبة انعكاس الضوء من الأجنحة بين 2% و5% حسب زاوية الرؤية

بقلم: د. أمير بيكر

من منا لا يجد نفسه يقاوم انعكاسات الضوء و/أو الانعكاسات التي تتعارض مع مشاهدة شاشة الكمبيوتر أو شاشة الهاتف؟ عادةً ما تؤدي الحلول التكنولوجية، مثل الطلاءات المضادة للانعكاس، إلى تعتيم سطوع الشاشة وتحد من زاوية المشاهدة.

تتميز الفراشة ذات الأجنحة الزجاجية (Greta oto) بأجنحة تكون معظم مساحة سطحها شفافة، ولكنها بالكاد تعكس الضوء. تتراوح نسبة انعكاس الضوء من الأجنحة بين 2% و5% حسب زاوية الرؤية. وللمقارنة، فإن السطح الزجاجي الشفاف يعكس ما بين 8% و100% من الضوء الساقط عليه. إن الانعكاس المنخفض يساعد الفراشة بطبيعة الحال على الاختفاء عن أعين الحيوانات المفترسة، ومن المثير للاهتمام في هذا السياق أن نلاحظ أن الإشعاع الذي يتجاوز ترددات الضوء المرئي، في نطاقات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، لا ينعكس عن أجنحة الفراشة.

الهياكل النانومترية على أجنحة الفراشة

حاول الباحثون في معهد كارلسروه للتكنولوجيا في ألمانيا (KIT - معهد كارلسروه للتكنولوجيا) تتبع الآلية التي تتيح مثل هذه الشفافية، دون انعكاسات ضوئية. وكشفت نتائج أبحاثهم، التي نشرت في أبريل 2015، أن السر يكمن في الهياكل النانومترية الموجودة على أجنحة الفراشة، وعلاوة على ذلك، في عدم انتظام هذه الهياكل. تم اكتشاف خيوط صغيرة في المجهر الإلكتروني الماسح، بأطوال مختلفة (400-600 نانومتر) وكثافات متفاوتة (مسافات 100-140 نانومتر عن بعضها البعض). ولتوضيح الحجم نلاحظ أن متوسط ​​سمك شعرة الإنسان هو 100,000 نانومتر.

وباستخدام نموذج محاكاة، أثبت الباحثون أن السبب الرئيسي للارتداد المنخفض للغاية في نطاق واسع من زوايا الرؤية هو عدم انتظام ارتفاع وتوزيع الهياكل الصغيرة على الجناح. وكما هو الحال في شاشة ميرسول من كوالكوم المستوحاة من فراشة المورفو، فإن البحث ونتائجه يفتح باباً عملياً لسلسلة من التطبيقات التكنولوجية، المتعلقة بالشاشات ذات الانعكاس المنخفض للضوء وسهولة القراءة العالية. حتى أن اختبارات الجدوى الأولية أشارت إلى مكاسب جانبية غير متوقعة: فقد تبين أن طبقة من هياكل نانومترية غير منتظمة تحاكي أجنحة الفراشة تظهر أيضًا خصائص طاردة للماء والأوساخ. يبدو إذن أنه بفضل الفراشة ذات الجناح الزجاجي، سنكون قادرين في المستقبل القريب على الاستمتاع بشاشة هاتف لن تكون أكثر سطوعًا وأكثر قابلية للقراءة من الشاشة الحالية فحسب، بل ستكون أيضًا أنظف وأكثر جفافًا منها.

مصدر الخبر: الطبيعة، معهد كارلسروه للتكنولوجيا