ללמוד מהפרפרים על שקיפות מלאה

מאת: ד"ר אמיר בקר

מי מאתנו לא מוצא את עצמו נלחם בהחזרי אור ו/או בהשתקפות המפריעות לצפייה במסך המחשב או במסך הטלפון? פתרונות טכנולוגיים, כמו ציפויים מונעי השתקפות, מעמעמים בדרך כלל את בהירות המסך ומגבילים את זווית הצפייה. 

פרפר כנף הזכוכית (Glasswing butterfly, Greta oto), מתהדר בכנפיים שרוב שטח פניהן שקוף, ועם זאת – הן כמעט שאינן מחזירות אור. החזר האור מהכנפיים הוא בין 2% ל- 5%, בהתאם לזווית הצפייה. לשם השוואה, משטח זכוכית שקוף מחזיר בין 8% ל- 100% מהאור הנופל עליו. ההחזר הנמוך מסייע, כמובן, לפרפר להעלם מעיני טורפים, ובהקשר זה מעניין לציין שגם קרינה מעבר לתדרי האור הנראה, בתחומי האולטרה-סגול והאינפרה אדום, אינה מוחזרת מכנפי הפרפר.  

תמונה 1 מתוך המאמר ב Nature

חוקרים במכון הטכנולוגי קרלסרוהה בגרמניה (KIT - Karlsruhe Institute of Technology), ניסו להתחקות אחרי המנגנון שמאפשר שקיפות כזו, ללא החזרי אור. תוצאות מחקרם, שהתפרסמו בחודש אפריל 2015, מגלות כי הסוד נעוץ במבנים זעירים על כנפי הפרפר, ויותר מכך, באי-סדירותם של מבנים אלה. במיקרוסקופ אלקטרוני סורק התגלו גדילים זעירים, באורכים משתנים (400 – 600 ננומטר) ובצפיפות משתנה (מרחקים של 100 – 140 ננומטר זה מזה). להמחשת הגודל נציין כי העובי הממוצע של שערת אדם הוא 100,000 ננומטר. 

תוך שימוש במודל סימולטיבי, הוכיחו החוקרים כי הסיבה העיקרית להחזרים המאוד נמוכים בטווח רחב של זוויות צפייה הוא אי-הסדירות בגובהם ובפיזורם של המבנים הזעירים על הכנף. כמו במקרה של מסך מירסול של חברת קוואלקום בהשראת פרפר המורפו, המחקר ותוצאותיו פותחים פתח מעשי לשורה של יישומים טכנולוגיים, הנוגעים למסכים בעלי החזר אור נמוך, וקריאוּת גבוהה. ניסויי היתכנות ראשוניים אף רמזו על רווח צדדי בלתי צפוי: הסתבר כי שכבה של מבנים בלתי-סדירים המחקה את כנפי הפרפר, מציגה גם תכונות של דחיית מים ולכלוך. נראה, אם כן, שבזכות פרפר כנף הזכוכית נזכה בעתיד הקרוב ליהנות ממסך טלפון שיהיה לא רק בהיר וקריא יותר מהקיים, אלא גם נקי ויבש ממנו.

מקור הידיעה:  Nature, Karlsruhe Institute of Technology