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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
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Magali THOMÉ : Institut des nanosciences de Paris, UMR 7588, CNRS, Université Pierre et Marie Curie, Paris, France
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Eloise VAN HOOIJDONK : Laboratoire de physique des solides, Biophotonic Group, Université de Namur, Namur, Belgique
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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]
DOI (Digital Object Identifier)
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1. Introduction
Il est de bon ton, de nos jours, de chercher dans la nature la solution à tous nos problèmes. C'est faire fi de siècles de luttes où la nature était un ennemi implacable contre lequel il fallait se défendre, qu'il fallait dominer et, in fine, exploiter. À quelques remarquables exceptions près, comme les travaux de Léonard de Vinci dont les réussites sont plus intellectuelles que pratiques, les formidables progrès technologiques humains ne doivent rien à la nature ! Celle-ci est cependant aujourd'hui dans un état de décrépitude avancé, mais la connaissance que nous en avons nous amène à la regarder avec un œil neuf. Correctement remis à sa place dans la nature – celle d'un organisme remarquablement adapté aux contraintes extérieures –, on constate que l'Homme (Homo sapiens, Primate, Hominidae) est confronté aux mêmes défis que l'ensemble des autres êtres vivants. La voie choisie pour y faire face, et jusqu'à maintenant avec succès, est unique sur la planète. Largement basée sur l'exploitation des ressources naturelles, on pourrait dire victime de son succès, cette approche montre ses limites. Mais beaucoup d'autres organismes qui sont, contrairement à nous, restés sous la férule de la sélection naturelle, ont évolué différemment et ont relevé ces mêmes défis avec tout autant de réussite. La nature est ainsi devenue un réservoir de solutions technologiques originales, et donc une source d'inspiration pour les ingénieurs. Dans cet article, nous nous intéresserons aux problèmes liés à la lumière. Lumière solaire, chargée de rayonnements ultraviolets mortels mais aussi source d'énergie vitale ; et lumière émise, source d'énergie et moyen de communication : deux aspects de la lumière auxquels nous sommes directement confrontés et dont la gestion par les insectes, par des voies complètement différentes des nôtres, peut être à la base d'intéressantes innovations.
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Introduction
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BERTHIER (S.) - Iridescence. Les couleurs physiques des insectes. - Springer, France (2008). Trad. « Iridescence. Physical colors of insects », Springer New York (2010).
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(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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