(Phys.org) — Veel insecten, vogels, vis, en amfibieën zenden licht uit om met elkaar te communiceren, maar de soort die het meest efficiënt licht produceert, is de vuurvlieg. In een nieuwe studie, onderzoekers hebben de optische eigenschappen van de lichtgevende cuticula van de vuurvlieg onderzocht, die niet glad is zoals de meeste door mensen gemaakte lichten, maar heeft in plaats daarvan een patroon met kleine hiërarchische structuren. Geïnspireerd door deze functies, de onderzoekers repliceerden de patronen om een ​​bio-geïnspireerde organische lichtemitterende diode (OLED) te creëren, wat resulteert in een 60% toename van de lichtextractie-efficiëntie en 15% bredere verlichtingshoek.

De wetenschappers, geleid door Ki-Hun Jeong aan het Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), hebben een artikel gepubliceerd over de op vuurvliegjes geïnspireerde OLED's in een recent nummer van: Nano-letters .

"Dit werk rapporteert de eerste waarneming van hiërarchische structuren, d.w.z., hellende microstructuren met nanostructuren die bestaan ​​op de cuticulaire ultrastructuren van de lantaarn van een vuurvlieg, "Jeong vertelde" Phys.org . "Op basis van onze grootschalige fotonische berekening, het werd duidelijk onthuld dat de functie van asymmetrische en hiërarchische structuren substantieel bijdraagt ​​aan de efficiënte extractie en brede hoekverlichting van bioluminescent licht dat anders zou worden opgesloten in de vuurvlieglantaarn. De kennis die is opgedaan met vuurvlieglantaarns is met succes gebruikt voor de volgende generatie OLED's."

Het werk bouwt voort op eerder onderzoek (sommige door dezelfde auteurs) dat heeft aangetoond dat de nagelriemen van vuurvliegjes nanostructuren hebben die de lichttransmissie verbeteren. De nagelriemen hebben ook kleine structuren die de lichtextractie (de hoeveelheid licht die het dier daadwerkelijk verlaat) verhogen door interne reflectie te verminderen. Het probleem van interne reflectie is een van de grootste uitdagingen voor LED's, waar vaak meer dan de helft van het geproduceerde licht wordt teruggekaatst in het apparaat in plaats van dat het wordt uitgestraald. Wetenschappers hebben deze nano- en microstructuren al nagebootst in LED-ontwerp om de lichttransmissie en -extractie te verbeteren.

In de nieuwe studie de onderzoekers hebben ontdekt dat de asymmetrische en hiërarchische aard van de cuticula-structuren ook een sleutelrol speelt in het lichtgevende vermogen van de vuurvlieg. De onderzoekers maakten precieze mallen van deze structuren om te gebruiken als optische laag van een OLED. Bijgevolg, dezelfde functies die vuurvliegjes helpen hun baltssignalen te communiceren, blijken ook bij te dragen aan het verbeteren van geavanceerde verlichtings- en weergavetoepassingen.

"Onze baanbrekende technologie is de grootschalige fabricage van hellende microstructuren en zeer geordende nanostructuren op elke hellende microstructuur, " zei Jeong. "We zijn er sterk van overtuigd dat deze biologisch geïnspireerde OLED's een nieuw paradigma openen voor technische biomimetica voor verlichtingstoepassingen."

Het vuurvlieglicht kan in de nabije toekomst een commerciële realiteit worden.

"We zijn op zoek naar een industriële OLED-partner die geïnteresseerd is in het commercialiseren van ons nieuwe idee, en we zullen ook blijven werken aan biologisch geïnspireerde fotonica voor technische toepassingen, ' zei Jeong.

© 2016 Fys.org