Перья павлина оказались природными лазерами: что скрывает эволюция

Яркие павлиньи перья — это не просто украшение. Оказывается, они способны превращать свет в лазерные лучи! Исследователи из Флоридского политехнического университета обнаружили, что микроскопические структуры в перьях павлина могут работать как природный лазерный резонатор.

Как перья становятся лазерами

Лазеры создаются, когда среда (например, краситель) получает энергию, возбуждая электроны. При возвращении в исходное состояние они испускают фотоны, которые усиливаются и формируют когерентный луч. В обычных лазерах для этого используются зеркала, но в павлиньих перьях эту роль выполняют природные микроструктуры.

Учёные давно знали, что переливы павлиньих перьев — результат структурного цвета: микроскопические элементы отражают свет на определённых частотах, создавая яркие оттенки без пигментов. Однако физик Натан Доусон и его команда решили проверить, могут ли эти структуры также генерировать лазерное излучение.

Эксперимент и неожиданные результаты

Исследователи окрасили перья красителем и облучили их мягкими световыми импульсами. Специальные приборы зафиксировали слабые лазерные лучи жёлто-зелёного спектра, исходящие из "глазков" на перьях.

Самое удивительное — разные участки перьев излучали свет на одной и той же длине волны, хотя их микроструктура должна была отличаться.

"Это как бросать две игральные кости с сотней граней и каждый раз получать 74 на одной и 83 на другой", — объясняет Доусен.

Загадка природного лазера

Пока неизвестно, какие именно структуры в перьях работают как резонаторы. Марко Хиральдо, биофизик из Университета Антиокии, отмечает, что для такого эффекта полости должны быть идентичны с субнанометровой точностью.

Исключены:

• Полые части пера (слишком разнообразны).
• Стержневидные структуры (отвечают за цвет, но не за лазер).

Учёные предполагают, что роль резонатора могут играть белковые гранулы внутри перьев.

Зачем павлинам лазер

Пока нет доказательств, что птицы используют это свойство. Однако открытие имеет важные последствия:

Медицина — поиск лазерных эффектов в биоматериалах поможет находить микроструктуры, например, вирусы с чёткой геометрией.

Биотехнологии — природные материалы могут стать основой для безопасных медицинских лазеров.

"Многие технологические прорывы уже были "изобретены” эволюцией", — говорит Доусен.