Тут коварные учёные выдернули перо из надхвостья индийского павлина и

Тут коварные учёные выдернули перо из надхвостья индийского павлина и замутили из него резонатор для лазера.

Павлиньи перья известны своим переливающимся цветом. Он создается не пигментом, а наноструктурой внутри пера. Она отражает и преломляет свет. Такие структуры ещё называют фотонными кристаллами. 

Что-то похожее мы не видели на цветах, потому что они наносят посадочную разметку для пчёл и ультрафиолетом, и наноструктурами. Вот, кстати, самый красивый пост канала про это.

Итак, злопамятные учёные взяли перо из глазка на хвосте павлина. Там разные цветные зоны. Перо много раз пропитывали раствором флуоресцентного красителя — Родамина 6G. Он при освещении может усиливать свет. 

Из фотонных кристаллов можно делать лазерные резонаторы. Для целого лазера ещё нужна усиливающая среда (это краситель, он, условно, может добавлять фотоны из-за подведённой энергии) и сам источник энергии (накачка). Перо запитали прямо от другого лазера и оно начало светить лазерными импульсами само. 

На подготовленный участок пера направляли короткие и мощные импульсы зеленого лазера (длина волны 532 нм). Этот лазер служил накачкой, то есть давал энергию красителю. Спектрометром измеряли, какой свет излучает само перо в ответ на накачку. Они искали признаки лазерного излучения — очень узкие и яркие пики на определенных длинах волн.

И — лазерный эффект есть! 

Почему не запитали от тока, как светодиоды — потому что кератин (белок пера) изолятор. Почему не запитали от костра или вспышки — перо сгорает быстрее, и КПД низкий. Почему не запитали химической накачкой — потому что нет цели сделать лазерного павлина на экстракте перловки. Просто проверили структуры пера. Получилось пиу-пиу!

Перо, пропитанное красителем, действительно начало излучать свет как лазер. Причём перо излучало лазерный свет на одних и тех же длинах волн (в основном около 574 нм и 583 нм) независимо от того, на какую цветную часть глазка они светили — синяя, зеленая или коричневая зона. 

В некоторых неупорядоченных средах может возникать «случайный лазер», гле лазерные пики появляются в непредсказуемых местах. Но здесь результат был строго повторяемым. 

Внутри кератина есть очень регулярные и одинаковые по всему глазку микроструктуры. Они невидимы глазу и не участвуют в создании цвета. Многократные циклы смачивания и высушивания разрыхляют кератиновые волокна в пере, и краситель доходит до этих структур. А они уже начинают работать как крошечные, но очень качественные резонаторы.

Измерили порог накачки — минимальную энергию, при которой перо начинает работать как лазер. Оказалось, что этот порог ниже, чем у многих случайных лазеров, но выше, чем у качественных искусственных лазеров. То есть павлин может, в теории, сменить поставщика пера на более современного, там ещё есть, куда работать.

Сами резонаторы — не "шепчущие галереи" (когда свет бегает по кругу внутри микросферы или диска) — для такого лазера понадобились бы идеальные сферы или диски около 3,8 микрометра. Для пера не очень реалистично. Куда более вероятно, что это крошечные резонаторы Фабри-Перо. Это самый простой тип резонатора, состоящий из двух параллельных зеркал. Для генерации света на волнах 574 нм и 583 нм нужны резонаторы длиной всего ~92-93 нанометра. Возможно, это параллельные нити кератина, между которыми застревает краситель.

Результаты работы — узнали больше о биоматериалах, о выращивании домашних резонаторов и ведущий учёный наконец-то отмстил тому индюку, который клюнул его в детстве. 

Работу принёс @the_toon, вот его канал про инженерную культуру.

-- 
Вступайте в ряды Фурье! Если вы потерялись в лесу, не паникуйте. Посмотрите на мох. Зелёный цвет успокаивает.