Параметрическое моделирование фотонных кристаллов в перьях птиц

Abstract

Исследуются фотонные кристаллы,которые естественным образом встречаются в перьях некоторых видов птиц со структурным типом окраски с точки зрения возможных оптических приложений. Разработана параметрическая трехмерная модель фотонного кристалла, состоящего из твердых цилиндрических меланосом, встроенных в кератиновую матрицу, для изучения того, как геометрия структуры связана с оптическими свойствами. Потенциально ключевые особенности, заложенные природой в дизайн фотонных кристаллов в птичьих перьях, могут быть успешно реализованы технически для датчиков в оптическом диапазоне волн. Возможные сенсорные устройства такого типа могут иметь преимущества из-за низкого энергопотребления, высокой чувствительности, небольших размеров и т. д.

The photonic crystals that occur naturally in feathers of some species of birds involving structural type of coloration from the perspective of optical applications are investigated. A parametric 3D model of the photonic crystal composed of solid cylindrical melanosomes embedded in keratin matrix for studying how the geometry of the structure relates to optical properties was developed. Potentially the key features embedded by nature into the design of the photonic crystals in bird’s feathers can be successfully technically utilized for sensing application in optical wave range. The possible sensing appliances of this type might advance regarding to low power consumption, high sensitivity, small dimensions etc.