생체영양광학

Bio-inspired photonics

생체 영감을 받은 광전자 또는 생체 영감을 받은 광학 물질은 생물 발명의 하위 범주다. 살아있는 유기체에서 영감을 뿜어내는 광학적 특성을 가진 인공 물질을 포함한다.[1][2] 이것은 생물학적 시스템을 관찰하기 위한 광학 기법의 개발과 적용에 관한 연구 분야인 바이오포토닉과는 다르다. 살아있는 유기체에서 색소는 색소 및/또는 고유한 구조적 특성(구조적 색소화)에서 발생할 수 있다.[1][2]

분자 생체모방학

분자 생체모방학은 특정한 분자 및/또는 색화를 유도하기 위해 고분자에 기초한 광학 물질의 설계를 포함한다.[1] 특정한 분자광 흡수를 목표로 하는 색소 자극 물질은 예를 들어 도파민과 5,6-디하이드록신돌 같은 멜라닌 전구체를 중합하여 색 포화를 유발함으로써 준비된 멜라닌 자극 필름과 같이 개발되었다.[3][4][5] 살아있는 유기체(예[6]: 어류 및 카멜레온[7])에서 발견된 구아닌 분자 결정의 다층 적층(multi-layer stacking)에 기초한 물질들이 잠재적 반사 코팅과 태양 반사체로 제안되었다. 예를 들어, 단백질 기반의 광학 물질, 즉 두족류나 실크에서 발견되는 자가 조립 리플렉틴 단백질은 위장 시스템,[11] 전자 종이(e-paper),[12] 생물의학 응용을 위한 인공 물질에 관심을 불러일으켰다.[10][13] DNA와 같은 비단백질 생물학적 고분자 또한 생체 영감을 받은 광학에도 활용되었다.[14] 지구상에서 가장 풍부한 바이오폴리머인 셀룰로오스도 바이오광학의 주성분으로 활용됐다.[15][1] 나무나 다른 셀룰로오스 소스를 개조하면 빛의 산란과 흡수를 완화시켜 투명한 나무와 종이와 같은 광학적으로 흥미로운 물질로 이어질 수 있다.[16][17]

생체영향 주기적/주기적 구조

주요기사 : 구조색채화

구조색(structural color)은 나노 크기의 구조물과 빛의 상호작용으로 발생하는 색채의 일종이다.[18] 이러한 광학적 구조는 빛의 파장과 같은 크기 때문에 이러한 상호작용이 가능하다. 건설적이고 파괴적인 간섭의 메커니즘을 통해 특정 색은 증폭되는 반면 다른 색은 감소한다.

광학적 구조는 자연에 풍부하며, 광범위한 유기체에 존재한다. 다른 유기체들은 각각 원하는 효과를 얻기 위해 고안된 다른 형태학을 가진 서로 다른 구조를 사용한다. 이것의 예로는 공작새[19] 깃털의 밝은 색상에 바탕을 둔 광자 결정이나 일부 모포 나비에서는 밝은 파란색을 책임지는 나무와 같은 구조물이 있다.[20]

구조물을 이용한 생물학적으로 영감을 받은 광자학의 예는 소위 나방눈이다. 나방은 눈 속에 순서가 정해진 원통 구조를 가지고 있어 색을 내지 않고 대신 반사율을 떨어뜨린다.[21] 이 개념은 항억제 코팅의 창조를 가져왔다.[22]

반응성 재료

참조

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