Preguntar a la naturaleza

“Este trabajo informa una inspiración de ingeniería de las nanoestructuras cuticulares que se encuentran en una linterna de fuego. Los órganos de luz existen en los segmentos abdominales de un fire?y (luciola lateralis Motschulsky) en machos, como se muestra en la Fig. 1B. A diferencia de la normal (N), la cutícula de la linterna (L) tiene nanoestructuras longitudinales con una disposición muy ordenada a lo largo del plano sagital del cuerpo de una luciérnaga (Fig. 1 C–E). Las dimensiones físicas se extrajeron estadísticamente de las imágenes SEM. El período, la altura y el ancho oscilan aproximadamente entre 250 nm, 110 nm y 150 nm, respectivamente. Para una mayor investigación, los espectros bioluminiscentes se midieron con un espectrómetro microscópico y el resultado muestra una longitud de onda central de 563 nm en los machos (68 nm de ancho de banda). La transmitancia de la luz bioluminiscente (λ= 560 nm) a través de la cutícula de la linterna se calculó utilizando un método de dominio de tiempo de diferencia finita (FDTD) (Fig. 1F). El índice de refracción de la quitina como medio de la cutícula (valor informado: 1.56) (20) fue elegido para este cálculo de FDTD. La transmisión máxima se muestra claramente a 250 nm de período, 150 nm de ancho y 110 nm de altura, muy similar a lo que se observa en la naturaleza. La superficie nanoestructurada sirve como una sola capa con un índice de refracción efectivo calculado de aproximadamente 1.24 (21), cuyo grosor coincide bien con un cuarto de longitud de onda sobre la raíz cuadrada del índice de refracción en el medio cuticular (es decir, la condición antirreflejos). Este resultado indica que las nanoestructuras cuticulares altamente ordenadas que rodean la capa fotogénica ventral desempeñan un papel importante en la reducción del índice de desajuste entre el aire y la superficie de la cutícula para la extracción de luz bioluminiscente con mucha luz. Para una perspectiva anatómica, una linterna de luciérnaga consta de una capa dorsal, una capa fotogénica y una cutícula (Fig. 1G). La capa fotogénica emite luz bioluminiscente en todas las direcciones. La luz pasa a través de la cutícula ya sea directamente o después de reflejarse en la capa dorsal, que se encuentra debajo de la capa fotogénica y también conocida como espejo dieléctrico (17, 18, 22). El diseño natural puede inspirar la configuración de paquetes LED de alta potencia” (Kim et al. 2012: 1-2).