Переняв технологию у морских звезд, ученые Bell Labs создали высокоточные кристаллы, которые со временем помогут усовершенствовать телекоммуникационные сети и наноустройства.

Кристаллы кальцита со сложной структурой изготавливаются с применением метода осаждения минерала, которым пользуются морские животные для создания замысловатых микроскопических линз. Описывая этот подход в последнем номере журнала Science, авторы утверждают, что он может найти широкое применение в технологии материалов и нанотехнологии. Разнообразные электронные компоненты, датчики и оптические устройства получаются введением в оптоэлектронные схемы кристаллов, образуемых насаждением сложных структур микронного или меньшего масштаба.

«До коммерческого использования метода еще далеко, но сам он чрезвычайно важен для технологии изготовления наноматериалов», – сказал старший вице-президент по физическим исследованиям Bell Labs Черри Муррей (Cherry Murray). Структурированный кристалл – последнее достижение биомиметики, новой области знаний, которая заимствует технические принципы у природы и применяет их к созданию новых материалов и технологий.

«Я всегда восхищалась способностью природы создавать совершенные материалы, – говорит руководитель проекта, специалист Bell Labs по технологии материалов Джоанна Айзенберг (Joanna Aizenberg). – Недавно мы обнаружили, что природа создает кристаллы с совершенной микроструктурой, и решили проверить, можно ли скопировать этот естественный подход в лаборатории».

Два года назад коллектив ученых сделал удивительное открытие, обнаружив, что тысячи кристаллов кальцита, разбросанных по телу морской звезды, вместе служат животному органом зрения. Эти микролинзы естественным образом компенсируют характерные для обычных линз искажения: двойное лучепреломление и сферическую аберрацию. Ученые начали эксперименты по имитации конструкции кристаллов морской звезды, поставив перед собой цель создать микролинзы со сложной структурой.

Большинство современных линз изготавливается методом тщательной шлифовки стекла. Морские звезды используют другой подход, насаждая кальцит слой за слоем на органическую подложку сложной формы, что приводит к созданию кристаллических линз.

Айзенберг и ее коллеги Дэвид Мюллер (David Muller), Джон Грейзл (John Grazul) и Дон Хейманн (Don Hamann) изучили принципы биоминерализации и разработали новый подход, который позволил им изготовить цельные кристаллы кальцита со структурами, размер которых не превышает одной десятой толщины человеческого волоса.