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La stratégie de camouflage de cet insecte pourrait nous aider à construire un dispositif de camouflage


Les microparticules transpirées par les insectes cicadelles pourraient fournir aux scientifiques et aux ingénieurs une réponse à la production d'un dispositif de camouflage. Du moins, c'est ce que pense une équipe d'ingénieurs de la Penn State University.

Les microparticules appelées brochosomes sont sécrétées par l'insecte pour garder ses ailes sèches dans des conditions humides. Les brochosomes sont hydrophobes et gardent donc leurs ailes délicates au sec en repoussant l'eau.

Ils ont également l'effet secondaire pratique de fournir un camouflage pour les petites créatures des prédateurs, en fin de compte.

Les sécrétions servent de camouflage

L'équipe a découvert que les brochosomes sécrétés semblent modifier suffisamment les longueurs d'onde de la lumière pour agir comme un dispositif de camouflage biologique.

Les scientifiques savent depuis longtemps que les cicadelles extrudent ces microparticules et les essuient sur leurs ailes. Mais ce qui n'était pas compris auparavant, c'est que les sécrétions permettent aux cicadelles et à leurs œufs de se fondre dans leur arrière-plan. Cela a rendu les adultes et les œufs pratiquement invisibles à leurs prédateurs, comme la coccinelle.

Le secret des microparticules semble être leur structure physique. Chaque ballon de football, comme un granulé à l'échelle microscopique, est recouvert d'indentations à l'échelle nanométrique.Ces indentations ont juste la bonne taille pour absorber la lumière, au moins dans une plage particulière du spectre.

L'équipe tenterait de les créer artificiellement.

«Nous savions que nos particules synthétiques pourraient être intéressantes d'un point de vue optique en raison de leur structure», explique Tak-Sing Wong pour Penn State dans un communiqué. Il est professeur adjoint de génie mécanique Wormely Family Early Career Professor in Engineering à Penn State.

«Nous ne savions pas, jusqu'à ce que mon ancien post-doctorant et auteur principal de l'étude Shikuan Yang en parle lors d'une réunion de groupe, que la cicadelle fabriquait ces revêtements non collants avec une structure naturelle très similaire à nos synthétiques. Cela nous a conduit se demander comment la cicadelle utilisait ces particules dans la nature. "

Les fosses sont le secret

Les fosses des particules se sont révélées très proches de la longueur d'onde de la lumière. Ces fosses permettaient aux particules d'absorber la lumière et permettaient aux insectes de devenir presque invisibles. Les particules agissent effectivement comme un métamatériau, le type de matériau utilisé dans les dispositifs de camouflage.

Le problème est que sur le terrain, ces cicadelles produisent très peu de ce produit, et il est très difficile à collecter », a déclaré Wong.« Mais nous avions déjà produit de grandes quantités de ces structures en laboratoire, suffisamment pour les mettre dans une machine. pour examiner leurs propriétés optiques. "

L'équipe de recherche est allée publier une étude tentant de synthétiser les sécrétions dans Nature Communications. L'équipe d'ingénieurs a réussi à concevoir un matériau synthétique qui imite les propriétés des brochosomes de la cicadelle. Pour ce faire, ils ont développé un processus en cinq étapes qui impliquait quelque chose appelé dépôt électrochimique.

L'équipe a ensuite testé les brochosomes artificiels en les plaçant sur des feuilles et en les observant avec une vision d'insectes simulée. Il est intéressant de noter que les particules synthétiques ont capturé environ 99% de la lumière à travers le spectre des UV au proche infrarouge. Ils se sont effectivement fondus dans l'arrière-plan.

Bien sûr, le camouflage n'est pas exactement rare dans la nature, mais il existe très peu d'exemples de revêtements antireflets naturels comme ceux-ci. Les yeux des papillons de nuit sont cependant une exception notable. Les yeux des papillons ont des nanostructures antireflet qui empêchent la lumière de se refléter sur eux la nuit. Cela les aide à «se cacher» la nuit des prédateurs nocturnes.

Les bons outils pour le travail

Le processus de synthèse devrait pouvoir être étendu. En outre, les brochosomes synthétiques pourraient être fabriqués, en théorie, à partir de divers matériaux différents. Cela pourrait inclure des métaux comme l'or ou l'argent à des composés comme l'oxyde de manganèse. Les chercheurs pensent que chaque matériau aurait son propre objectif et ses propres applications en plus des dispositifs de camouflage.

"Par exemple, l'oxyde de manganèse est un matériau très populaire utilisé dans les supercondensateurs et les batteries. En raison de sa grande surface spécifique, cette particule pourrait constituer une bonne électrode de batterie et permettre un taux de réaction chimique plus élevé", a expliqué Tak-Sing Wong .

D'autres utilisations suggérées par l'équipe comprenaient un revêtement antireflet pour les capteurs ou les caméras. Il pourrait également être particulièrement utile dans les télescopes. Ces dispositifs bénéficieraient d'une réflexion lumineuse réduite affectant le rapport signal / bruit. Il pourrait également avoir des applications dans les cellules solaires pour augmenter la capture de la lumière à différentes longueurs d'onde et angles.

Wong explique qu'il s'agit d'une "étude fondamentale". «À l'avenir, nous pourrions essayer d'étendre la structure à des longueurs d'onde plus longues. Si nous agrandissions un peu la structure, pourrait-elle absorber des ondes électromagnétiques plus longues telles que l'infrarouge moyen et ouvrir d'autres applications dans la détection et la récupération d'énergie?»

Pourraient-ils être utilisés pour fabriquer un dispositif de camouflage?

Il s'avère que les particules sont le produit de la danse sans fin des prédateurs et des proies dans la nature. Aussi impressionnantes que soient les propriétés de ces microparticules, elles sont «accordées» à la relation intime entre la cicadelle et ses prédateurs. Surtout la manière spécifique dont la coccinelle peut voir.

Il est peu probable qu'un dispositif de camouflage pratique et unique vienne directement du travail de l'équipe, mais c'est une piste intéressante à explorer. La structure de ces métamatériaux naturels et d'autres expérimentations dans leur synthèse pourraient donner quelque chose de très intéressant à l'avenir.

Pour l'instant, nous devrons nous contenter de leurs applications potentielles dans la technologie existante. Surtout ceux qui ont besoin de solutions pour réduire la réflectivité de la lumière. Leurs applications potentielles dans l'industrie solaire pourraient avoir «quelques jambes», comme on dit.

Quelles que soient les applications pratiques de cette découverte, seul l'avenir le dira. Mais le biomimétisme comme celui-ci pourrait néanmoins être une piste intéressante à explorer. Qui sait, un jour, cela peut conduire à un dispositif de camouflage inspiré de la vie biologique.


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