Een recent onderzoek door een team van onderzoekers onder leiding van Dr. Vinod Kumar Saranathan van de Afdeling Wetenschap van het Yale-NUS College heeft een complex, driedimensionaal kristal genaamd de enkele gyroid binnen veren van de blauwvleugelbladvogel. De doorbraak van Dr. Saranathan en zijn team kwam voort uit hun onderzoek naar de verenkleuren van bladvogels, een raadselachtige groep neerstrijkende vogels endemisch in Zuid- en Zuidoost-Azië (inclusief Singapore), waarvan één soort de unieke kristallen in zijn verenkleed heeft ontwikkeld.

Door de kleurproducerende nanostructuren die aanwezig zijn in naaste verwanten te vergelijken, het team meldde dat deze soort in staat is om direct enkele gyroid fotonische kristallen te synthetiseren, die zeer wenselijke optische en elektronische eigenschappen hebben waardoor ze ideaal zijn voor gebruik in fotovoltaïsche cellen om zonne-energie op te wekken. Het gebruik van dit kristal - een "bekroning" in materiaalwetenschappelijke engineering die tot nu toe slechts met grote moeite is vervaardigd - heeft niet alleen het potentieel om fotovoltaïsche cellen te verbeteren, wat betekent dat ze gemakkelijker en goedkoper kunnen worden geproduceerd, maar ook voor gebruik in andere industriële toepassingen zoals katalyse in brandstofcellen en glasvezel.

Gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ), deze studie is met name relevant omdat de zoektocht naar hernieuwbare energiebronnen en duurzame productie een nieuwe urgentie heeft gekregen.

Dr Saranathan, die een gelijktijdige aanstelling heeft bij de afdeling Biologische Wetenschappen van de National University of Singapore, zei, "Momenteel, we kunnen geen enkele gyroid fotonische kristallen industrieel vervaardigen om in het zichtbare lichtspectrum te werken, door zelfmontage, een proces dat spontaan chemische 'Lego-blokken' op nanoschaal samenbrengt. Grotere kristallen kunnen worden vervaardigd en vervolgens met warmte gekrompen om met zichtbaar licht te werken, maar tot nu toe kan dit alleen op kleine schaal en is het niet foutloos. Dus, onze ontdekking van de eerste direct zelf-geassembleerde enkele gyroid-kristallen die de wetenschap kent, gevonden in deze bladvogels, wij denken dat het revolutionair is. De manier waarop bladvogels deze kristallen maken, is veel eenvoudiger dan hoe vlinders - waarvan sommige dezelfde structuur in hun vleugelschubben gebruiken - of waarvan bekend is dat materiaalwetenschappers dat doen."

"Ons onderzoek geeft een duidelijk inzicht in de klasse van fragmentarische deeltjes zoals geladen eiwitten die onderzoekers in de toekomst kunnen onderzoeken, om te zien of ze kunnen worden overgehaald om deze kristallen te vormen op schalen van zichtbaar licht. Weten hoe bladvogels deze exotische structuren maken, kan nieuwe biomimetische milieuvriendelijke zelfassemblagestrategieën stimuleren voor grootschalige materiaalsynthese op deze zeer uitdagende optische lengteschalen, gezien de dringende ecologische behoefte aan dergelijke materialen."