Fibres de verre biologiques : Corrélation entre les propriétés optiques et structurales

Les systèmes biologiques ont, au cours du temps, évolué vers des solutions uniques pour des problèmes optiques complexes. Ces solutions sont souvent obtenues grâce à un contrôle sophistiqué des caractéristiques structurales fines. Ici, nous présentons une étude détaillée des propriétés optiques des spicules basaliers provenant de l'éponge de verre Euplectella aspergillum et les concilions avec les caractéristiques structurelles. Nous montrons que ces fibres de biosilice ont un design en couches distinctif avec des variations compositionnelles spécifiques dans le composite verre/organique et un profil d'indice de réfraction non uniforme correspondant, avec un cœur à indice élevé et un revêtement à indice bas. Les spicules peuvent fonctionner comme des fibres monomodes, multimodes ou peu de modes, avec des épines servant de points d'illumination le long de l'axe du spicule. La présence d'une structure semblable à une lentille à l'extrémité de la fibre augmente son efficacité de collecte de lumière. Bien que les expériences de couplage en espace libre soulignent la similarité de ces spicules avec des fibres optiques commerciales, l'absence de toute biréfringence, la présence de dopants technologiquement inaccessibles dans les fibres et leurs propriétés mécaniques améliorées mettent en évidence les avantages de la synthèse à basse température utilisée par la biologie pour construire ces structures remarquables.