(Phys.org)—De nombreux insectes, des oiseaux, poisson, et les amphibiens émettent de la lumière pour communiquer entre eux, mais l'espèce qui produit la lumière le plus efficacement est la luciole. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont étudié les propriétés optiques de la cuticule émettant de la lumière de la luciole, qui n'est pas lisse comme la plupart des lumières fabriquées par l'homme, mais au lieu de cela est modelé avec de minuscules structures hiérarchiques. Inspiré par ces fonctionnalités, les chercheurs ont reproduit les motifs pour créer une diode électroluminescente organique bioinspirée (OLED), résultant en une augmentation de 60% de l'efficacité d'extraction de la lumière et un angle d'éclairage plus large de 15%.

Les scientifiques, dirigé par Ki-Hun Jeong au Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), ont publié un article sur les OLED inspirées des lucioles dans un récent numéro de Lettres nano .

"Ce travail rapporte la première observation de structures hiérarchiques, c'est à dire., des microstructures inclinées avec des nanostructures existant sur les ultrastructures cuticulaires d'une lanterne de luciole, " Jeong a dit Phys.org . « Sur la base de notre calcul photonique à grande échelle, il a été clairement révélé que la fonction des structures asymétriques et hiérarchiques contribue considérablement à l'extraction efficace et à l'éclairage angulaire large de la lumière bioluminescente qui serait autrement piégée dans la lanterne luciole. Les connaissances acquises grâce aux lanternes lucioles ont été utilisées avec succès pour les OLED de nouvelle génération. »

Le travail s'appuie sur des recherches antérieures (certaines des mêmes auteurs) qui ont montré que les cuticules des lucioles ont des nanostructures qui améliorent la transmission de la lumière. Les cuticules ont également de minuscules structures qui augmentent l'extraction de la lumière (la quantité de lumière qui sort réellement de l'animal) en réduisant la réflexion interne. Le problème de la réflexion interne est l'un des plus grands défis auxquels sont confrontées les LED, où souvent plus de la moitié de la lumière produite est réfléchie dans l'appareil plutôt que d'être émise. Les scientifiques ont déjà imité ces nano- et microstructures dans la conception des LED pour améliorer la transmission et l'extraction de la lumière.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que la nature asymétrique et hiérarchique des structures de la cuticule joue également un rôle clé dans la capacité d'émission de lumière de la luciole. Les chercheurs ont créé des moules précis de ces structures à utiliser comme couche optique d'une OLED. Par conséquent, les mêmes caractéristiques qui aident les lucioles à communiquer leurs signaux de parade nuptiale se sont avérées également contribuer à l'amélioration des applications avancées d'éclairage et d'affichage.

"Notre technologie de rupture est la fabrication à grande échelle de microstructures inclinées et de nanostructures hautement ordonnées sur chaque microstructure inclinée, " a déclaré Jeong. "Nous croyons fermement que ces OLED d'inspiration biologique ouvrent un nouveau paradigme pour l'ingénierie biomimétique pour les applications d'éclairage."

La luciole lumineuse pourrait devenir une réalité commerciale dans un avenir proche.

"Nous recherchons un partenaire industriel OLED intéressé par la commercialisation de notre nouvelle idée, et nous continuerons également à travailler sur la photonique d'inspiration biologique pour des applications d'ingénierie, " dit Jeong.

© 2016 Phys.org