Bio-inspired all-polymer 2D photonic crystal fibers

Fotonik kristaller, ışığın polarizasyon ve yansıma özelliklerinin gerekli seviyelere kolayca ayarlanmasını gerektiren entegre sistemlerin önemli parçalarıdır. Ancak, fotonik kristallerin bilimsel gelişmesinden öte, biyolojik sistemler renklenme açısından bulundurdukları mükemmel mekanizmalarla bu alana ilham kaynağı olmuşlardır. Doğal örneklerin birden fazla amaca hizmet eden yapılar barındırdıkları ve bu sayede teknolojik gelişmelere çok-fonksiyonlu yapılar olarak da katkı sağladıkları gözlemlenmiştir. Anas Platyrhynchos L. (yaban ördeği) de bu örneklerden birisi olarak detaylı olarak incelenmesi sonucunda boyun kısmındaki tüylerin iki-boyutlu fotonik kristal renklenmesi, yanardönerlik ve hidrofobiklik özelliklerini içerdiği anlaşılmıştır. Yaban ördeğinden ilham alınarak, bu yapıları renklenme ve yüzey özellikleri bakımından taklit eden iki-boyutlu fotonik kristal fiberler üretilmiştir. üretim, bir yukarıdan-aşağıya metodu olan ve nano-yapıları büyük boyutlardan kontrol etmeyi sağlayan, tekrarlamalı boyut küçültme tekniğiyle gerçekleştirilmiştir. ördek tüylerini tam olarak kopyalayabilmek için polycarbonate (PC) and polyvinyldifluoride (PVDF) malzemeleri incelenmiş, ve sıcaklık uyumlulukları ve dielektrik özelliklerinden dolayı birkaç polimer arasından seçilmişlerdir. Üretilen 2B fotonik kristal fiberlerin ördek tüyleri gibi yeşil renkte yansıdıkları ve yanardönerlik özelliğine sahip oldukları optiksel olarak gösterilmiştir. Tek rengin yanında, görünür tayfın bütün renklerini yansıtan fiberler de elde edilerek fabrikasyon tekniğinin ve üretilen fiberlerin potansiyel uygulanabilirlikleri beyan edilmiştir. Ayrıca bütün renkler kalın bir fiber inceltilerek tek bir fiber üzerinde gösterilmiştir. Son fakat aynı derecede önemli olarak da 2B fiberler dikkatlice üzerlerinde yüzey pürüzlülükleri olacak şekilde dizayn edilmiştir ve bu sayede PVDF malzemesinin hidrofobik özelliği doğal yapıyı geçecek kadar geliştirilmiştir. Elde edilen yapılar bu zamana kadar üretilen tamamı polimer 2B fotonik kristal fiberlerin ilkidir ve tekstil ve ışığı süzme teknolojilerinde kullanılabilirler.