De ‘gewone roos’ vlinder van India (Pachliopta aristolochiae) heeft grote vleugels waarvan grote delen zwart zijn. Het zwart absorbeert de zonnestralen die de vlinder bij koud weer helpen op te warmen.

Onderzoekers bekeken de vleugels onder een elektronenmicroscoop en ontdekten dat van de schubben1 op die vleugels het oppervlak ‘gekraterd’ was door een ‘ongeordende’ reeks kleine gaatjes.2

Deze nanogaatjes vangen de invallende zonnestraling op, waardoor een maximum daarvan wordt geabsorbeerd, k van zowel van verschillende golflengten als invalshoeken. Structuren die licht op microscopische schaal manipuleren, worden fotonisch genoemd. De holle schubben maken de vleugel ook lichter.

Dit inspireerde de onderzoekers om een nieuw model van zonnecellen te ontwerpen op basis van het vlindervleugelpatroon. Deze cellen bestaan uit dunne siliciumlaagjes met microscopische kleine gaatjes. Een probleem met normale zonnecellen is ze op de zon gericht moeten blijven, wat dure bewegingshardware vereist. Maar de vlindervleugel absorbeert het licht vanuit bijna elke hoek – en deze nieuwe zonnecel ook. Het absorbeert inderdaad twee keer zoveel zonlicht als eerdere ontwerpen.

En niet alleen het ontwerp van de zonnecellen werd geïnspireerd door de vlindervleugels, maar ook de productie daarvan. In levende wezens moet de ontwikkeling van fotonische structuren nauwkeurig worden gestuurd. En dit gebeurt door een fasescheiding van vloeistoffen die niet mengen (onmengbaar).3 Dus gebruikten de onderzoekers een oplossing van twee polymeren; één polymeer dat de laagjes vormde en een ander polymeer dat niet mengbaar was met de eerste. De resulterende fasescheiding die het netwerk van nanoholes vormde was verrassend snel; het duurde slechts vijf tot tien minuten.

Hoewel er geen twijfel over bestaat dat de zonnecellen zijn ontworpen, is het opmerkelijk dat een publicatie ook verwijst naar het ‘ontwerp’ en de ‘architectuur’ van de vlindervleugels.4,5 Dus zouden we, met behulp van het wetenschappelijke analogieprincipe, dat Darwin altijd gebruikte , niet moeten aannemen dat de vlindervleugels ook een ontwerper of architect hadden?

Dit artikel is met toestemming overgenomen uit Creation Magazine. De volledige bronvermelding luidt: Sarfati, J., 2018, Black butterfly wings inspire solar cell design, Creation 40 (3): 56 (artikel).

Voetnoten

  1. Bij Lepidoptera (motten en vlinders) zijn de vleugels bedekt met kleine schubjes, die zorgen voor isolatoe, of zoals hier helpen bij temperatuurregulatie. Bovendien helpen de patronen bij bijvoorbeeld camouflage en mimicry, etc.
  2. Siddique, R.H. et al., Bioinspired phase-separated disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers, Science Advances 3(10):e1700232, 19 October 2017 | doi:10.1126/sciadv.1700232.
  3. Dufresne, E.R. et al., Self-assembly of amorphous biophotonic nanostructures by phase separation, Soft Matter5:1792–1795, 30 March 2009 | doi:10.1039/B902775K.
  4. Dufresne, E.R. et al., Self-assembly of amorphous biophotonic nanostructures by phase separation, Soft Matter5:1792–1795, 30 March 2009 | doi:10.1039/B902775K.
  5. Yirka, B., Black butterfly wings offer a model for better solar cells, phys.org, 19 October 2017.

LEUK ARTIKEL?
Bent u blij met dit artikel? Het onderhoud en de ontwikkeling van deze website vragen financiële offers. Zou u ons willen steunen met een maandelijkse bijdrage? Dat kan door ons donatieformulier in te vullen of een bijdrage over te schrijven naar NL53 INGB000 7655373 t.n.v. Logos Instituut. Logos Instituut is een ANBI-stichting en dat wil zeggen dat uw gift fiscaal aftrekbaar is.

Written by en

Dr. J.D. Sarfati is gepromoveerd in de fysische chemie en is momenteel werkzaam voor Creation Ministries International. Hij heeft diverse publicaties op zijn naam staan. Zie voor een uitgebreide biografie: http://creation.com/dr-jonathan-d-sarfati