Une étude récente menée par une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Vinod Kumar Saranathan de la Division des sciences du Yale-NUS College a découvert un complexe, cristal tridimensionnel appelé le gyroïde unique dans les plumes de l'oiseau-feuille à ailes bleues. La percée du Dr Saranathan et de son équipe est venue de leur enquête sur les couleurs des plumes des oiseaux-feuilles, un groupe énigmatique d'oiseaux perchoirs endémiques d'Asie du Sud et du Sud-Est (dont Singapour), dont une espèce a développé les cristaux uniques dans son plumage.

En comparant les nanostructures productrices de couleurs présentes chez des proches parents, l'équipe a rapporté que cette espèce est capable de synthétiser directement des cristaux photoniques gyroïdes simples, qui ont des propriétés optiques et électroniques hautement souhaitables qui les rendent idéales pour une utilisation dans les cellules photovoltaïques pour générer de l'énergie solaire. L'utilisation de ce cristal - une "réalisation couronnée de succès" dans l'ingénierie de la science des matériaux qui jusqu'à présent n'a été fabriquée qu'avec de grandes difficultés - a le potentiel non seulement d'améliorer les cellules photovoltaïques, ce qui signifie qu'ils peuvent être produits plus facilement et à moindre coût, mais aussi pour une utilisation dans d'autres applications industrielles comme la catalyse dans les piles à combustible et les fibres optiques.

Publié dans Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), cette étude est d'autant plus pertinente que la recherche de sources d'énergie renouvelables et de fabrication durable a pris une nouvelle urgence.

Dr Saranathan, qui détient un poste simultané au Département des sciences biologiques de l'Université nationale de Singapour, mentionné, "Actuellement, nous ne pouvons pas fabriquer industriellement des cristaux photoniques gyroïdes simples pour travailler dans le spectre de la lumière visible, par auto-assemblage, un processus qui rassemble spontanément des « blocs Lego » chimiques à l'échelle nanométrique. Des cristaux plus gros peuvent être fabriqués puis rétrécis à chaud pour fonctionner avec la lumière visible, mais jusqu'à présent, cela ne peut être fait qu'à petite échelle et n'est pas exempt de défauts. Ainsi, notre découverte des premiers monocristaux gyroïdes directement auto-assemblés connus de la science, trouvé dans ces oiseaux-feuilles, nous pensons que c'est révolutionnaire. La façon dont les oiseaux-feuilles fabriquent ces cristaux est beaucoup plus simple que la façon dont les papillons - dont certains utilisent la même structure dans leurs écailles d'aile - ou les scientifiques des matériaux sont connus pour le faire. »

"Notre recherche fournit un aperçu clair sur la classe de particules inégales comme les protéines chargées que les chercheurs peuvent étudier à l'avenir, pour voir s'ils peuvent être amenés à former ces cristaux à l'échelle de la lumière visible. Savoir comment les oiseaux-feuilles fabriquent ces structures exotiques peut stimuler de nouvelles stratégies d'auto-assemblage biomimétiques respectueuses de l'environnement pour la synthèse de matériaux à grande échelle à ces échelles de longueur optique très difficiles, étant donné le besoin écologique urgent de tels matériaux.