Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les liens entre lumière et insectes sont complexes. La lumière est essentielle à la vie, mais peut aussi s'avérer dangereuse, voire mortelle. Pour gérer ces échanges électromagnétiques entre le monde extérieur et l'organisme, la nature a développé aux interfaces des arthropodes (ailes et cuticule) des structures adaptées aux différentes contraintes. Cet article traite de l'interaction insecte - « lumière entrante », de la façon dont est optimisée l'absorption, et la surchauffe évitée. Il décrit le profil « capteur d'énergie solaire » de l'insecte. Dans une seconde partie, l’article aborde la lumière sortante, c'est-à-dire l'insecte « LED ». Par fluorescence ou bioluminescence, de nombreux insectes émettent de la lumière et ont beaucoup à nous apprendre sur son extraction ! Des pistes ou des réalisations bio-inspirées sont présentées.
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The relationship between light and insects, like all other living organisms, is complex. Light is essential to life, but can also be dangerous, even deadly. To manage these electromagnetic interactions between the outer world and the body of arthropods in particular, nature has developed structures at the interfaces (wings and cuticle) adapted to different constraints.We deal first with incoming light, i.e. the “solar absorber” insect: how it optimizes the absorption, how it prevents overheating, etc. In a second part, we discuss outgoing light, or the “LED” insect. Many insects emit light by fluorescence or bioluminescence, and have much to teach us about its extraction. Bio-inspired avenues of research and achievements are presented.
Auteur(s)
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Serge BERTHIER : Professeur, Université Paris Diderot (Paris, France), Université de Namur Belgique - Member of the UNESCO-UNISA chair in Nanotechnology, Cap Town, Afrique du Sud - Institut des nanosciences de Paris, UMR 7588, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
-
Magali THOMÉ : Institut des nanosciences de Paris, UMR 7588, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
-
Eloise VAN HOOIJDONK : Laboratoire de physique des solides, Biophotonic Group, Université de Namur, Namur, Belgique
-
Annick BAY : Laboratoire de physique des solides, Biophotonic Group, Université de Namur, Namur, Belgique
INTRODUCTION
Domaine : Photonique, optique des solides, énergie solaire
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Spectroscopie, CVD, PVD
Domaines d'application : Énergie solaire, LED, verre, cosmétique
Principaux acteurs français : CNRS, universités
Industriels : Saint Gobain, Chanel
Contact : [email protected]
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Conclusion
En anglais
4. Approche bio-inspirée : reproduction de structures naturelles
L'étude et la caractérisation des structures photoniques naturelles, animales comme végétales, a donné lieu à un très grand nombre de travaux qui ont clairement démontré leur efficacité et l'intérêt qu'il y aurait à les incorporer dans nos réalisations industrielles. On peut tenter de les reproduire, mais nos techniques sont actuellement peu adaptées à la réalisation de structures multi-échelles plus ou moins bien ordon-nées, du moins à grande échelle. Si on veut conserver cette complexité, la réalisation de moules et la prise d'empreintes est une voie intéressante.
Deux approches sont envisageables : la voie chimique par des méthodes sol-gel ou la voie physique par dépôt plasma (PVD). La première permet de réaliser des empreintes en de très nombreux matériaux, et semble a priori particulièrement adaptée à la reproduction de structures tridimensionnelles. En raison de la directivité des dépôts physiques, la seconde l'est plus pour des structures uni ou bidimensionnelles.
4.1 Méthode sol-gel
La méthode sol-gel a été employée tout d'abord pour reproduire la structure de surface des écailles d'un papilio (Papilio ulysses) et la transférer sur un verre à carreau (figure 16) . Cette surface est super-hydrophobe et colorée par interférence de couche mince. Ce sont ces deux propriétés qu'il s'agissait de reproduire.
Elle a ensuite été utilisée pour reproduire une structure plus complexe en TiO2 : les écailles de deux lépidoptères, le Morpho menelaus et le Morpho rhetenor, dont les structures multi-échelles, sensiblement identiques, sont présentées figure 17.
La méthode consiste à déposer par dip-coating une solution de précurseur...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BERTHIER (S.) - Iridescence. Les couleurs physiques des insectes. - Springer, France (2008). Trad. « Iridescence. Physical colors of insects », Springer New York (2010).
-
(2) - BERTHIER (S.) - Photonique des Morphos. - Springer, France (2010).
-
(3) - BERTHIER (S.) - Spectral selectivity of the tropical butterfly Prepona meander : a remarkable example of temperature auto-regulation. - Appl. Phys. A, 80, p. 1397 (2003).
-
(4) - SAISON (T.), PEROZ (C.), CHAUVEAU (V.), BERTHIER (S.), SANDERGARD (E.), ARRIBART (H.) - Replication of butterfly wing and natural lotus leaf nanostructures by nanoimprint on silica sol-gel films. - Bioinsp. Biomim., 3, p. 046004 (2008).
-
(5) - BAY (A.), SARRAZIN (M.), VIGNERON (J.-P.) - Search for an optimal light-extracting surface derived from the morphology of a firefly lantern. - Opt. Eng., 52(2) (2013).
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