Павлиний биолазер

https://www.nature.com/articles/s41598-025-04039-8

Биофизики из США сделали открытие, от которого у специалистов обеих областей (физики и биологии) неслабо округлились глаза. Оказывается, знаменитые «глазки» на хвостовых перьях павлина способны превращаться в... биологические лазеры.

Да, вы не ослышались. Те самые перья, чьи переливы завораживают нас на протяжении веков, скрывают в себе наноразмерные инженерные решения, до которых человеческая мысль допетрила лишь сравнительно недавно.

Всё началось с дерзкого вопроса специалистов по фотонным материалам: а могут ли сложные структуры внутри павлиньих перьев не только красиво отражать свет, но и усиливать его, как это делает лазер?

Ведь их цвет – не пигмент, а чистая физика. Наноскопические стержни меланина, аккуратно упакованные в кератин и выстроенные с математической точностью, работают как природные фотонные кристаллы – пропуская одни длины волн света и блокируя другие.

Чтобы проверить свою гипотезу, экспериментаторы пропитали перья флуоресцентным красителем родамином 6G – особым раствором, выполняющим роль активатора для биологического материала. Затем на них направили импульс зелёного лазерного света длиной 532 нанометра.

И случилось невероятное: из перьев вырвались узкие, яркие лучи лазерного света с длиной волны 574 и 583 нанометра – тёплое медовое свечение.

Но главный сюрприз ожидал потом оптических физиков. Их поразила абсолютная стабильность и предсказуемость излучения. Везде, куда бы ни направляли свет исследователи – на синюю, зеленую или медную зону «глазка» – лазерные линии возникали одни и те же. «Это все равно что бросать два стогранных кубика и каждый раз выкидывать одинаковые числа», – пояснил физик Натан Доусон, ведущий автор.

Подобная стабильность – ключевое отличие от известных ранее «случайных лазеров» в биоматериалах, например, в перьях попугаев, которые сейчас изучают специалисты по нелинейной оптике. Те возникают хаотично в неупорядоченных средах. Здесь же всё указывало на существование скрытых, невероятно точных резонансных полостей – крошечных оптических камер размером около 92–93 нанометров, встроенных прямо в бородки пера (тонкие нити, его составляющие). По сути, эволюция тайком встроила в павлина нанолазерные резонаторы задолго до того, как нечто подобное изобрел человек.

Зачем павлину лазер? Скорее всего, абсолютно низачем. Таков просто удивительный побочный эффект его ослепительной красоты. Но вот для науки последствия могут быть огромными.

Во–первых, это первая в мире обнаруженная естественная лазерная полость в тканях животного.
Во–вторых, открываются фантастические перспективы для биоинженеров и материаловедов: представьте биосовместимые лазеры на основе природных структур.

Их можно использовать, например, для сверхточной диагностики внутри организма или делать микроскопические сенсоры, использующие этот принцип для обнаружения мельчайших изменений в клетках или вирусах.

«Многие технологические решения уже были изобретены природой в ходе эволюции, – отметил Доусон. – Нам остаётся их только найти и понять».

Кто знает, может быть следующее прорывное открытие в лазерных технологиях спрятано в покровах какого–нибудь пернатого динозавра прямо за вашим окном?

Статья с результатами исследования опубликована в журнале Scientific Reports.

Написал daos на science.d3.ru / комментировать