(Phys.org) - Muitos insetos, pássaros, peixe, e os anfíbios emitem luz como uma forma de se comunicarem entre si, mas a espécie que produz luz com mais eficiência é o vaga-lume. Em um novo estudo, pesquisadores investigaram as propriedades ópticas da cutícula emissora de luz do vaga-lume, que não é suave como a maioria das luzes feitas pelo homem, mas, em vez disso, é padronizado com pequenas estruturas hierárquicas. Inspirado por esses recursos, os pesquisadores replicaram os padrões para criar um diodo orgânico emissor de luz (OLED) bioinspirado, resultando em um aumento de 60% na eficiência de extração de luz e um ângulo de iluminação 15% maior.

Os cientistas, liderado por Ki-Hun Jeong no Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST), publicaram um artigo sobre os OLEDs inspirados no vaga-lume em uma edição recente da Nano Letras .

“Este trabalho relata a primeira observação de estruturas hierárquicas, ou seja, microestruturas inclinadas com nanoestruturas existentes nas ultraestruturas cuticulares de uma lanterna de vagalume, "Jeong disse Phys.org . "Com base em nosso cálculo fotônico em grande escala, foi claramente revelado que a função das estruturas assimétricas e hierárquicas contribui substancialmente para a extração eficiente e ampla iluminação angular da luz bioluminescente que, de outra forma, ficaria presa na lanterna do vaga-lume. O conhecimento aprendido com as lanternas do vaga-lume foi utilizado com sucesso para OLEDs de próxima geração. "

O trabalho baseia-se em pesquisas anteriores (algumas dos mesmos autores) que mostraram que as cutículas do vaga-lume têm nanoestruturas que melhoram a transmissão da luz. As cutículas também têm estruturas minúsculas que aumentam a extração de luz (a quantidade de luz que realmente sai do animal), reduzindo a reflexão interna. O problema da reflexão interna é um dos maiores desafios que os LEDs enfrentam, onde muitas vezes mais da metade da luz produzida é refletida de volta para o dispositivo em vez de ser emitida. Os cientistas já imitaram essas nano e microestruturas no design de LED para melhorar a transmissão e extração de luz.

No novo estudo, os pesquisadores descobriram que a natureza assimétrica e hierárquica das estruturas da cutícula também desempenha um papel fundamental na capacidade de emissão de luz do vaga-lume. Os pesquisadores criaram moldes precisos dessas estruturas para usar como camada óptica de um OLED. Consequentemente, os mesmos recursos que ajudam os vaga-lumes a comunicar seus sinais de corte também contribuíram para melhorar a iluminação avançada e as aplicações de exibição.

"Nossa tecnologia inovadora é a fabricação em grande escala de microestruturas inclinadas e nanoestruturas altamente ordenadas em cada microestrutura inclinada, "Jeong disse." Acreditamos fortemente que esses OLEDs de inspiração biológica abrem um novo paradigma para a biomimética de engenharia para aplicações de iluminação. "

A luz do vaga-lume pode se tornar uma realidade comercial em um futuro próximo.

"Estamos procurando um parceiro OLED industrial que esteja interessado em comercializar nossa nova ideia, e também continuaremos a trabalhar em fotônica de inspiração biológica para aplicações de engenharia, "Jeong disse.

© 2016 Phys.org