Misteri Udang Putih Terpecahkan – Dunia Fisika

Para peneliti di Israel telah menemukan struktur nano optik unik yang memberikan warna putih cemerlang pada pemulung lautan. Dengan menggunakan berbagai teknik pencitraan, tim yang dipimpin oleh Benjamin Palmer di Ben-Gurion University of the Negev, Israel, menunjukkan bahwa partikel bulat pada udang pembersih Pasifik menyebarkan cahaya yang masuk ke segala arah, sambil menghindari tumpang tindih dalam pola hamburan yang mereka hasilkan. Penemuan ini dapat menghasilkan pigmen putih baru yang terinspirasi dari bio.

Banyak organisme telah mengembangkan kemampuan untuk memanipulasi cahaya dengan cara yang unik dan menarik. Meniru mekanisme ini telah mengarahkan para peneliti ke desain baru untuk beberapa perangkat optik, termasuk lensa dan cermin. Struktur seperti sayap kupu-kupu dan bulu burung juga mengilhami lapisan baru yang menghasilkan warna cerah melalui cahaya yang dihamburkan oleh struktur nanonya.

Namun, sejauh ini, satu warna telah terbukti sangat menantang untuk diproduksi melalui sarana struktural ini – yaitu, tanpa bergantung pada pigmen kimiawi. “Salah satu masalah yang paling menarik adalah pencarian alternatif untuk bahan anorganik yang memberi warna putih pada cat putih dan pewarna makanan,” jelas anggota tim Dan Oron dari Weizmann Institute of Science. “Ini karena bahan anorganik yang paling umum digunakan dalam produk ini – nanocrystalline titania – diduga berbahaya.”

Mengatasi kepadatan optik

Inti masalahnya adalah untuk menghasilkan rona putih, foton dari semua panjang gelombang optik perlu dihamburkan berkali-kali, sehingga mereka kehilangan informasi arah sepenuhnya. Agar hal ini terjadi, struktur nano yang bertanggung jawab atas hamburan harus dikemas dengan sangat rapat. Pengemasan yang ketat seperti itu, bagaimanapun, menciptakan masalah "penumpukan optik", di mana pola hamburan tumpang tindih - mengurangi pantulan keseluruhan struktur hamburan.

Terlepas dari tantangan ini, satu hewan telah membuktikan bahwa kompleksitas kerumunan optik tidak dapat diatasi. Menghuni terumbu karang di seluruh daerah tropis, udang pembersih Pasifik mudah dikenali dari warna putih mencolok pada antena, kutikula, ekor, dan rahangnya, yang memantulkan hingga 80% cahaya yang masuk.

Pencitraan dan simulasi canggih

Dalam studi mereka, Palmer dan rekannya berfokus pada struktur nano dalam sel kromatofor udang pembersih, yang diketahui bertanggung jawab atas rona putihnya yang cemerlang. Dengan menggunakan kombinasi mikroskop cryo-elektron dan pencitraan optik, mereka mengkarakterisasi struktur, organisasi, dan sifat optik dari partikel berbentuk bola yang membentuk lapisan hamburan di dalam sel. Mereka juga menggunakan simulasi numerik perambatan medan elektromagnetik untuk memahami respons optik dari media hamburan secara keseluruhan.

Analisis tim mengungkapkan bahwa partikel-partikel ini menghamburkan cahaya ke berbagai arah berkat struktur unik dan susunan molekul datar yang membentuk blok penyusunnya. “Partikelnya adalah susunan kristal cair dari molekul planar ini,” jelas Oron. "Semua molekul ini diatur sedemikian rupa sehingga sisi datarnya tegak lurus dengan jari-jari bola."

Secara keseluruhan, struktur ini secara signifikan mengurangi jumlah material yang dibutuhkan untuk membuat antena dan pita udang tampak putih. Hal ini memungkinkan sel kromatofor udang pembersih untuk menghilangkan efek kerumunan optik, sementara juga mengacak polarisasi foton saat mereka menyebar dari partikel – menghancurkan informasi arahnya. "Dalam arti tertentu, anisotropi optik ini membuat ansambel bola menyebarkan cahaya seolah-olah terbuat dari bahan dengan indeks bias lebih tinggi daripada yang sebenarnya," jelas Oron.

Cat putih dan pewarna makanan yang lebih aman

Hasilnya adalah contoh bagus tentang bagaimana solusi evolusioner organisme seperti udang pembersih dapat menginspirasi teknologi optimal. Dengan meniru mekanisme udang untuk anisotropi optik, tim Palmer berharap para peneliti dalam penelitian selanjutnya dapat merancang struktur nano organik ultra-putih yang aman untuk digunakan dalam produk seperti cat dan pewarna makanan.

Para ilmuwan mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab atas warna struktural kupu-kupu yang mempesona

“Secara lebih umum, temuan menunjukkan peran yang dapat diambil oleh anisotropi optik yang kuat sebagai parameter desain dalam konstruksi perangkat optik buatan, asalkan kita dapat menguasai pertumbuhan susunan kristal serupa dari molekul organik yang tepat,” simpul Oron.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam Nature Photonics.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoAiStream. Kecerdasan Data Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• Mencetak Masa Depan bersama Adryenn Ashley. Akses Di Sini.
• Beli dan Jual Saham di Perusahaan PRE-IPO dengan PREIPO®. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/mystery-of-bright-white-shrimp-solved/