Глаз мотылька научил экраны и солнечные панели не отражать свет

Попробуйте почитать с телефона за столиком кафе на солнце, и проблема станет ясна сразу: экран заполняется небом, вашим собственным лицом и зонтиком над головой. А теперь представьте мотылька, который днём отдыхает на кусочке древесной коры, сложив крылья и не шевелясь. Глаза у него большие и тёмные, и они почти совсем не блестят.

Эти глаза покрыты узором из крошечных бугорков, слишком мелких, чтобы разглядеть их даже в хорошую лупу. Бугорки расположены всего примерно в двухстах нанометрах друг от друга, это около пятитысячной доли миллиметра, то есть ближе, чем длина волны видимого света. Учёные впервые описали этот узор в 1962 году, и с тех пор его называют структурой глаза мотылька.

Эффект поразительный. Гладкая полированная поверхность линзы отражает около четырёх процентов падающего на неё света. С бугорками отражение падает ниже одного процента, так что почти весь свет попадает в глаз, а не отскакивает от него. Лишний свет лишь небольшой бонус. Главная выгода, как считают исследователи, в маскировке: мотылёк, отдыхающий днём с большими сверкающими глазами, был бы очень заметен, а глаза, которые не блестят, помогают ему оставаться незамеченным.

Инженеры это заметили. Лист стекла или пластика отражает свет потому, что свет встречает резкую перемену, из воздуха в твёрдое вещество, и часть его отскакивает на этой границе. Бугорки мотылька заменяют резкий край пологим склоном. У их вершин в основном воздух, глубже в основном глаз, и свет плавно переходит из одного в другое без резкой ступеньки, от которой можно отскочить.

Чтобы скопировать эту идею, в прозрачное покрытие впечатывают целые леса крошечных столбиков. В одном исследовании учёные напечатали на прозрачной плёнке столбики шириной от 200 до 300 нанометров. Плоское покрытие из того же материала отражало около шести процентов видимого света, а версия с узором мотылька только около одного процента. Узорчатая поверхность к тому же легче сбрасывала воду, а это помогает дождю смывать пыль под открытым небом.

Вот почему покрытия по образцу глаза мотылька появляются там, где блики чего-то стоят: на экранах, объективах фотокамер и оконных стёклах, а ещё на солнечных панелях, где каждая отскочившая частичка света означает энергию, которая так и не превратится в электричество.

Мы знаем, как это удаётся мотыльку, потому что биологи тщательно всё измерили. В исследовании 19 видов бабочек, близких родственников мотыльков с таким же узором, опубликованном в журнале «Труды Королевского общества B», измерили высоту бугорков и расстояние между ними и рассчитали, сколько света отражает каждый узор. Чем выше бугорки, примерно до четверти тысячной доли миллиметра, тем полнее исчезало отражение, и именно по этому рецепту сегодня работают инженеры. Мотылёк просто додумался до этого первым, тихо отдыхая на дереве.