(Phys.org)—Molti insetti, uccelli, pesce, e gli anfibi emettono luce per comunicare tra loro, ma la specie che produce luce in modo più efficiente è la lucciola. In un nuovo studio, i ricercatori hanno studiato le proprietà ottiche della cuticola emettitrice di luce della lucciola, che non è liscia come la maggior parte delle luci fatte dall'uomo, ma invece è modellato con minuscole strutture gerarchiche. Ispirato da queste caratteristiche, i ricercatori hanno replicato i modelli per creare un diodo organico a emissione di luce (OLED) bioispirato, con conseguente aumento del 60% dell'efficienza di estrazione della luce e angolo di illuminazione più ampio del 15%.

Gli scienziati, guidato da Ki-Hun Jeong presso il Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), hanno pubblicato un articolo sugli OLED ispirati alle lucciole in un recente numero di Nano lettere .

"Questo lavoro riporta la prima osservazione di strutture gerarchiche, cioè., microstrutture inclinate con nanostrutture esistenti sulle ultrastrutture cuticolari di una lanterna di lucciola, "Jeong ha detto Phys.org . "Sulla base del nostro calcolo fotonico su larga scala, è stato chiaramente rivelato che la funzione delle strutture asimmetriche e gerarchiche contribuisce sostanzialmente all'estrazione efficiente e all'ampia illuminazione angolare della luce bioluminescente che altrimenti sarebbe intrappolata nella lanterna della lucciola. Le conoscenze apprese dalle lanterne Firefly sono state utilizzate con successo per gli OLED di prossima generazione".

Il lavoro si basa su ricerche precedenti (alcune degli stessi autori) che hanno dimostrato che le cuticole di lucciola hanno nanostrutture che migliorano la trasmissione della luce. Le cuticole hanno anche minuscole strutture che aumentano l'estrazione della luce (la quantità di luce che effettivamente esce dall'animale) riducendo la riflessione interna. Il problema della riflessione interna è una delle maggiori sfide che i LED devono affrontare, dove spesso più della metà della luce prodotta viene riflessa nel dispositivo invece di essere emessa. Gli scienziati hanno già imitato queste nano e microstrutture nella progettazione dei LED per migliorare la trasmissione e l'estrazione della luce.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno scoperto che anche la natura asimmetrica e gerarchica delle strutture della cuticola gioca un ruolo chiave nella capacità di emissione di luce della lucciola. I ricercatori hanno creato stampi precisi di queste strutture da utilizzare come strato ottico di un OLED. Di conseguenza, le stesse caratteristiche che aiutano le lucciole a comunicare i loro segnali di corteggiamento si sono rivelate anche utili per migliorare l'illuminazione avanzata e le applicazioni di visualizzazione.

"La nostra tecnologia innovativa è la fabbricazione su larga scala di microstrutture inclinate e nanostrutture altamente ordinate su ciascuna microstruttura inclinata, " ha detto Jeong. "Crediamo fermamente che questi OLED di ispirazione biologica aprano un nuovo paradigma per l'ingegneria biomimetica per le applicazioni di illuminazione".

La luce della lucciola potrebbe diventare una realtà commerciale nel prossimo futuro.

"Stiamo cercando un partner OLED industriale interessato a commercializzare la nostra nuova idea, e continueremo anche a lavorare sulla fotonica di ispirazione biologica per applicazioni ingegneristiche, " ha detto Jeong.

© 2016 Phys.org