(Phys.org)—Les chercheurs se sont tournés vers les ailes de cigale pour concevoir des surfaces aux propriétés hautement antireflet, qui ont des applications potentielles pour les cellules solaires, surfaces furtives, matériaux antibuée, et d'autres applications optiques.

Comme les chercheurs Imran Zada ​​et al. à l'Université Jiao Tong de Shanghai en Chine expliquent dans un récent numéro de Lettres de physique appliquée , les ailes de cigale ont des structures nanométriques qui leur confèrent des propriétés antireflet exceptionnelles, leur permettant de transmettre ou d'absorber près de 100 % de la lumière visible. En ce qui concerne les cellules solaires, les propriétés antireflet jouent un rôle important car absorber plus de lumière conduit à une meilleure performance globale.

Dans leur papier, les chercheurs expliquent comment ils ont fabriqué une surface en dioxyde de silicium (un matériau peu coûteux qui est couramment utilisé pour fabriquer des fenêtres et des objectifs de caméra) avec le même motif nanostructuré que les ailes de cigale (qui sont principalement constituées de chitine) en utilisant les ailes comme modèle. En traitant les ailes de cigales biologiques dans une solution contenant du dioxyde de silicium, puis exposer les ailes traitées à des ultrasons de haute intensité, et enfin laisser les ailes se solidifier afin que les ailes puissent être séparées du matériau de dioxyde de silicium, les chercheurs ont pu fabriquer des surfaces de dioxyde de silicium biomorphiques avec le même motif nanostructuré que les ailes de cigale.

"Notre travail démontre que le dioxyde de silicium avec une structure antireflet peut être directement fabriqué à partir d'ailes de cigale grâce à une méthode ultrasonore sol-gel simple et peu coûteuse, " Le co-auteur Wang Zhang de l'Université Jiao Tong de Shanghai a déclaré Phys.org . "Le matériau présente une haute performance de propriétés antireflet dans la gamme de longueurs d'onde visibles à une large gamme d'angles d'incidence."

Les tests ont révélé que les nouvelles surfaces ont une très faible réflectance, absorbant aussi peu que 0,3 % de la lumière visible. Les propriétés de réflectance varient en fonction de l'angle d'incidence de la lumière, cependant, et augmenter jusqu'à 3,3% avec l'augmentation des angles d'incidence de la lumière. Les chercheurs expliquent que les bonnes propriétés antireflet sont dues au motif nanostructuré des ailes, dans lequel les dimensions des nanostructures sont inférieures à la longueur d'onde de la lumière. Ce modèle crée un profil d'indice de réfraction gradué en continu de l'air à la surface du matériau, qui fournit essentiellement une voie pour que les rayons lumineux pénètrent dans le matériau et les empêche de se réfléchir.

Bien que les ailes de cigale soient naturellement superhydrophobes, les chercheurs ont pu ajuster cette propriété à la surface du dioxyde de silicium en modifiant sa composition chimique, le transformer en un matériau hydrophile. Avec des propriétés hydrophiles, la surface forme facilement des liaisons hydrogène avec les molécules d'eau. Combiné aux propriétés antireflet du matériau, cela a pour effet d'empêcher la formation de brouillard, suggérant des applications potentielles pour les matériaux optiques anti-buée et autonettoyants. Les chercheurs prévoient d'explorer ces types d'applications dans des travaux futurs.

"À l'avenir, nos travaux s'orientent vers la fabrication de matériaux à haut indice de réfraction avec des structures antireflet pour étudier leurs propriétés multifonctionnelles, comme l'antireflet, activité antibactérienne, et superhydrophobie, " dit Zhang.

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