К светлому будущему нас поведет червяк

Исследования волосков одного скромного морского червя могут оказать революционное влияние на технологии оптической связи.

Не следует воспринимать эту фразу слишком буквально, но… не секрет, что люди основу многих своих изобретений «подсмотрели» в природе. Не обязательно речь идет о том, что при постройке различных машин перенималось или копировалось точное устройство живых организмов – достаточно вспомнить о том, что люди всегда мечтали «летать как птицы», а летают все же на самолетах. Но, тем не менее, если бы в небе никто не жил, вряд ли бы человечество так настойчиво рвалось к его освоению.

Однако все это было давно, – скажет читатель, – чему можно научиться у природы сейчас, когда человечество достигло таких вершин научно-технического развития? Оказалось – можно. Все дело в том, что различные открытия и изобретения (как сделанные человеком, так и имеющие место в природном мире) часто опережают свое время и остаются невостребованными. Если взглянуть на них с сегодняшней точки зрения, все резко изменяется.

В свое время Карл Линней описал одного морского червя из рода полихет – aphrodita sp, его еще называют «морская мышь». Червяк некрупный, 15-20 сантиметров в длину и около 5 в ширину. Любопытной его особенностью является бахрома из особых тканевых выростов, способная к яркому свечению. Казалось бы – что в нем может заинтересовать науку? Однако недавние исследования афродиты показали, что его светящиеся выросты – уникальнейший оптический материал. Если человечество научится производить такие волокна искусственно, это сулит не много и не мало – настоящую революцию в технологиях оптической связи.

Ученые заметили любопытную особенность – обычно волоски афродиты имеют ярко-красную окраску, но стоит солнечному свету упасть на них под определенным углом, как на них проявляются яркие синие и зеленые полосы. Самое удивительное, что при ближайшем рассмотрении волоски червя оказались очень совершенными фотоническими кристаллами.

Фотоника – новая отрасль оптической техники, целью которой является разработка методов управления фотонами – квантами света. Единственный природный пример фотонического кристалла, известный до сих пор – опал. Теперь у ученых появился второй, причем гораздо более совершенный, чем опал, образец для изучения – волоски «морской мыши».

Его подвергли исследованиям под электронным микроскопом и выяснили, что волоски состоят из множества шестиугольных «цилиндров», расположенных слоями и формирующих кристаллоподобную структуру волоска. Эти цилиндры расположены друг относительно друга с высокой точностью и образуют структуру, в которой резко возрастает коэффициент отражения в области узкой части спектра, а именно – в районе красных волн. Именно поэтому волоски червя обычно окрашены в ярко-красный цвет.

Подобные молекулярные фильтры, пропускающие или отражающие только определенные, весьма малые промежутки длин волн, могут найти себе применение в будущих оптических сетях. Созданием таких структур, в частности, и занимается фотоника. Теперь у ученых и инженеров есть хороший пример для подражания: небольшой морской червяк показывает нам путь к будущим технологиям.