МОСКВА, 23 июля. /ТАСС/. Физики выяснили, что панцири одноклеточных диатомовых водорослей содержат особые наноструктуры, которые взаимодействуют со светом таким образом, что он более эффективно поглощается фотосинтезирующими структурами в клетках этих представителей флоры. Их изучение поможет повысить эффективность солнечных батарей, сенсоров и защитных покрытий, сообщила пресс-служба "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ.РФ).
"Анализ оптических свойств панцирей водорослей вида Coscinodiscus oculus-iridis показал, что сложный рисунок из пор порождает так называемый эффект Тальбота, в результате чего свет фокусируется в определенных точках внутри панциря. Мы не знаем, привела ли именно эта функция к возникновению такого "сита", но, по всей видимости, водоросли пользуются этой структурой для повышения эффективности фотосинтеза", - пояснил доцент Центра инженерной физики "Сколтеха" Сергей Дьяков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают исследователи, сейчас биологи и физики со всего мира изучают и пытаются воспроизвести различные природные материалы и приспособления, которые растения и животные используют в своей жизнедеятельности. К примеру, раки-богомолы способны бить клешнями по панцирям их жертв с силой пули, выпущенной из ружья, а кузнечики и цикады способны прыгать на высоту, превышающую длину их ног в сотни раз.
Ученые из "Сколтеха", а также исследователи из МГУ, Карадагской биостанции РАН и Лимнологического института СО РАН (Иркутск), открыли еще один пример подобной "природной технологии" при изучении структуры панцирей диатомовых водорослей, на долю которых приходится почти половина всей органики в океанах и четверть выработки кислорода на планете. Клетки этих представителей флоры окружает жесткая стенка из диоксида кремния, пронизанная множеством отверстий, образующих узор.
Российские исследователи детально изучили взаимодействие этих структур со светом и выяснили, что они порождают эффект, который был открыт в 1836 году английским физиком Уильямом Тальботом. Он обнаружил, что при прохождении луча света через решетку с отверстиями, нанесенными на определенном расстоянии друг от друга, в результате дифракции возникает сложный самоповторяющийся узор, состоящих из темных и светлых пятен.
Этот эффект, как показывают расчеты, ведет к концентрации света внутри определенных регионов клеток водорослей, где расположены хлоропласты этих растений, что, предположительно, повышает эффективность фотосинтеза. Схожим образом, как предполагают ученые, можно фокусировать и управлять движением света внутри рукотворных оптических приборов и солнечных батарей, что позволит повысить их эффективность и сделать более надежными.