(PhysOrg.com) -- In het hart van enkele van de meest briljante kleuren op de vleugels van vlinders liggen bizarre structuren, heeft een multidisciplinair team van Yale-onderzoekers gevonden. Deze structuren intrigeren de wetenschappers en ingenieurs van het team, die ze willen gebruiken om de kracht van het licht te benutten.

De kristalnanostructuren die vlinders uiteindelijk hun kleur geven, worden gryoïden genoemd. Dit zijn "verbijsterend rare" driedimensionale gebogen structuren die selectief licht verstrooien, zei Richard Prüm, voorzitter en de William Robertson Coe Professor in de afdeling Ornithologie, Ecologie en Evolutionaire Biologie. Prum leidde het Yale-team, die zijn bevindingen online rapporteerde in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Prum raakte in de loop der jaren gefascineerd door de eigenschappen van de kleuren op vlindervleugels en schakelde onderzoekers in om ze te helpen bestuderen van de faculteiten Chemische Technologie, Natuurkunde en Werktuigbouwkunde, evenals de Yale School of Engineering and Applied Science.

Met behulp van een röntgenverstrooiingstechniek in het Argonne National Laboratory in Illinois, Richard Prüm, zijn afgestudeerde student Vinod Saranathan en hun collega's bepaalden de driedimensionale interne structuur van schubben in de vleugels van vijf vlindersoorten.

De gyroide is gemaakt van chitine, het taaie zetmeelachtige materiaal dat de buitenkant van insecten en schaaldieren vormt, Chitine wordt meestal afgezet op de buitenste membranen van cellen. Het Yale-team wilde weten hoe een cel zichzelf tot deze buitengewone vorm kan vormen, die lijkt op een netwerk van driebladige boemerangs. Ze vonden dat, eigenlijk, de buitenste membranen van de cellen van de vlindervleugelschaal groeien en vouwen in het binnenste van de cellen. De membranen vormen dan een dubbele gyroide - of twee, spiegelbeeldnetwerken gevormd door de buitenste en binnenste celmembranen. Deze laatste zijn gemakkelijker te kweken, maar zijn minder goed in het verstrooien van licht. Chitine wordt vervolgens afgezet in de buitenste gyroide om een ​​enkel vast kristal te creëren. De cel sterft dan, met achterlating van de kristallen nanostructuren op de vlindervleugel.

Fotonische ingenieurs gebruiken gyroid-vormen om efficiëntere zonnecellen te maken en, door de natuur na te bootsen, misschien ook efficiëntere optische apparaten kunnen produceren, zei Prüm.