Физики зеркальную неразборчивость золотистого скарабея объяснили.

Физики из университета эксетера объяснили необычные свойства золотистого жука-скарабея Chrysina Resplendens. Насекомое способно сохранять круговую поляризацию света, отражающегося от него, вне зависимости от направления поляризации - обычное зеркало при отражении изменяет поляризацию на противоположную. Такое поведение оказалось связано со спиральными структурами в хитиновом покрытии жука
. Исследование опубликовано в Journal of the Royal Society Interface, кратко о нем сообщает пресс-релиз университета.
Необычные оптические свойства материалов часто связаны не столько с их химическим строением, сколько со структурой на масштабе сотен нанометров. Существует целый класс метаматериалов - объектов, в которых физические свойства определяются структурой материала. К примеру, если особым образом расположить на поверхности небольшие металлические колечки, можно создать материал с отрицательным коэффициентом преломления (его рабочая длина волны зависит от размера колец. Такие объекты встречаются не только в лабораториях, но и в природе. Так, крылья бабочек рода Morpho переливаются разными цветами благодаря периодическим наноструктурам на их крыльях - фотонным кристаллам.
Необычные оптические свойства возникли в ходе эволюции и у надкрылий скарабеев. У некоторых видов этих жуков покровы имеют зеленый или голубой блестящий цвет. Физикам было известно, что их материал отражает лево - поляризованный свет, сохраняя его поляризацию, но пропускает прав - поляризованный свет. Однако у одного из видов - золотистого Chrysina Resplendens - наблюдается отражение света обоих поляризаций с сохранением свойств, причем в довольно широком оптическом диапазоне.

Авторы новой работы провели детальный анализ микросктруктуры надкрылий скарабея, а также оптических свойств. Их кутикула - верхний покров - состоит из хитиновых нитей в белковой матрице. Как объясняют авторы, оптические свойства объясняются спиральными структурами, возникающими в ней. Нити хитина в разных слоях кутикулы располагаются под углом к предыдущему слою. Также физикам удалось построить детальную модель, объясняющую изменения в отражающей способности крыльев в зависимости от длины волны падающего света: при некоторых длинах волн лево - и право - поляризованный свет отражаются одинаково хорошо, при других свет с правой поляризацией избирательно поглощается.
Исследование природных метаматериалов может помочь ученым в создании искусственных аналогов с улучшенными свойствами. Ранее мы сообщали о том, как на создание метаматериалов физиков вдохновляло искусство или нобелевские лекции из совершенно других областей науки.