Povo plunksnos: ne tik grožiui, bet ir mokslui
Povo plunksnos nuo seno žavi savo akinamu žvilgesiu ir spalvų intensyvumu. Tačiau dabar, kaip rašoma moksliniame žurnale Scientific Reports, šios plunksnos atskleidė dar vieną įspūdingą paslaptį: tam tikromis sąlygomis jos gali skleisti lazerinę šviesą. Tai pirmasis dokumentuotas atvejis, kai natūralus, biologinis audinys gyvūnų karalystėje tampa lazerio ertme[1].
Mokslininkai iš Floridos politechnikos universiteto ir Youngstown valstijos universiteto JAV atliko eksperimentus, kurių metu buvo dažomos povo plunksnos dažikliais ir veikiamos šviesos impulsais. Rezultatas pribloškė: plunksnų „akutės“ pradėjo skleisti lazerinę šviesą, ypač intensyviai — žaliame spalvų diapazone.
Tai unikalus reiškinys, turintis potencialo biologinių lazerių srityje, kur siekiama kurti saugius ir biologiškai suderinamus šviesos šaltinius, galinčius veikti žmogaus kūne medicininiais tikslais — vaizdinimui, jutikliams ar terapijai.
Kaip plunksna tampa lazeriu? Nanosandaros ir šviesos difrakcija
Povų plunksnos yra puikus natūralių fotoninių kristalų pavyzdys — tai struktūros, kurios išdėstytos taip, kad tam tikrais bangos ilgiais blokuoja šviesą arba ją atspindi, priklausomai nuo jų vidinės sandaros[2].
Povų „akutėse“ esančios barbulių (smulkių plaušelių) nanosandaros — tai reguliarūs melanino strypeliai, padengti keratinu. Būtent šie nanometriniai intervalai lemia, kokią spalvą žmogaus akis matys: kuo tankesnė struktūra, tuo trumpesnis bangos ilgis (pvz., mėlyna), kuo retesnė — tuo ilgesnis (pvz., žalia ar oranžinė).
Eksperimente plunksnos buvo dažytos kelis kartus, kad dažiklis ir tirpiklis galėtų giliau įsigerti į struktūrą. Tuomet jos buvo veikiamos impulsine šviesa. Lazerinė emisija pastebėta tik tose plunksnose, kurios buvo dažytos ir visiškai išdžiovintos kelis kartus — tai leidžia manyti, kad daugkartinis drėkinimas keitė barbulių struktūrą ir pagerino optinį rezonansą.
Šio proceso metu susidaro tarsi optinė ertmė, kurioje šviesos bangos atsimuša nuo struktūrų viduje, rezonuoja ir sustiprinamos — tai pagrindinis lazerio veikimo principas (angl. Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Gamta sukūrė lazerines plunksnas, kurios gali pasitarnauti technologijoms
Kol kas mokslininkai negali tiksliai pasakyti, kokia plunksnos mikrostruktūra atsakinga už tokį šviesos sustiprinimą. Tačiau iš to, kad skirtingose akutės vietose visada sklido tos pačios dvi bangos (žalia ir gelsvai oranžinė), aišku, kad tai ne atsitiktinis reiškinys, o tam tikros reguliarios vidinės struktūros pasekmė.
Mokslininkai mano, kad šie atradimai gali paskatinti naujus bioinžinerijos sprendimus: pvz., kurti biologiškai suderinamus lazerius, išmaniąsias dangas ar net saugesnius metodus medicininiam vaizdinimui.
Be to, tokios nanosandaros galėtų būti pritaikytos apsaugai nuo padirbinėjimų, kuriant sudėtingas, iš šono nematomas struktūras pinigams, dokumentams ar net tekstilei.
Evoliucijos tikslai kol kas lieka spėjimų sritis. Galbūt šios struktūros skirtos povų poravimosi ritualams — juk tai, ką mes matome kaip spalvotą „akį“, kitam paukščiui gali būti visai kitokia šviesos informacija, galbūt net nematoma žmogaus akiai.
