Ännu en gång ställer sig forskare frågan "Hur gör naturen?" för att lösa mänskliga problem. Det kallas biomimetik; att imitera naturliga strukturer och processer för tekniska lösningar. Kardborrband är ett exempel, försöken att använda spindelvävens unikt starka egenskaper för att ta fram nya material är ett annat.

Nu har alltså forskare tagit fram en typ av solfångare med fjärilsvingar som förebild för att tillverka energirik vätgas ur vanligt vatten. Just den här processen, så kallad fotokatalys, ses som ett alternativ för att lösa framtidens energiproblem.

Problemet med processen är att den inte är särskilt effektiv, men med "fjärilsfångaren" kan forskarna vara en lösning på spåren. Deras resultat presenteras idag vid amerikanska kemisamfundets möte.

Tegeltak i mikroskala
Fjärilar har svårt att hålla uppe kroppstemperaturen med hjälp av sin egen ämnesomsättning när det är svalt ute. De använder då sina vingar som solfångare för att hålla värmen. Forskarna har noga studerat vingarna hos två olika fjärilsarter, från släktena fågelfjärilar respektive riddarfjärilar.

Med hjälp av svepelektronmikroskop kunde forskarna avslöja vingarnas struktur i hög detalj. De visade sig vara uppbyggda lite som ett tegeltak. Avlånga rektangulära fjäll överlappade varandra i ett vågmönster av åsar och dalar med nanosmå hål mellan dem.

Forskarna byggde en datormodell av vingmönstret och i simuleringar visade det sig att strukturen var effektiv både för att absorbera långvågig strålning, och att genom de små hålen fånga in kortvågig strålning som kunde absorberas av ett skikt under fjällen.

"Flaxande framför våra ögon"
Med vingens struktur som mall tillverkade sedan forskarna en solfångare av titanoxid och nanopartiklar av platina, material som är katalysatorer för den reaktion som omvandlar vatten till vätgas. Och med hjälp av vingens förmåga att effektivt ta tillvara på solljuset så blev processen mer än dubbelt så effektiv jämfört med en slät solfångare av samma material.

Upptäckten i sig löser inte världens energiproblem i ett nafs. Men den visar på hur naturen under evolutionens gång byggt effektiva system som vi människor kan dra stor nytta av.

– Lösningen på problemet, att kunna samla upp solljuset effektivare, har ju faktiskt funnits här i miljoner år, flaxande framför våra ögon, säger Tongxiang Fan, en av forskarna bakom studien.

Olof af Wåhlberg
SVT Vetenskap