这是摘自《走进自然》报道，由Terrapin Bright Green提供。

控制光的捕获和发射在生物体和工业中都是一项重要的功能。对光的控制，即光子学，包括光的产生、探测、吸收、散射和处理。

照明空间、吸收阳光和光学传输数据对今天的经济至关重要。光子学的创新，包括那些受到自然启发的创新，使先进材料、建筑系统、电子、医疗保健和电信等行业的公司能够创造和驱动当今的许多产品。由于能源成本的增加，这些产品的效率对它们在市场上的成功、消费者的运营成本以及制造商的竞争力至关重要。

选择的策略

光吸收

许多动物和植物使用材料和纳米级的结构来确保光线被吸收。他们提供了纳米级设计的蓝图，以吸收宽或窄范围的光谱，这在创建反反射表面以提高太阳能电池效率时非常重要。

生物启发的纳米级几何创造了反反射表面，与非结构表面相比，允许更多的光在材料之间转换。这一策略的一个显著应用是在商用太阳能电池中改善光吸收的增透膜。这些薄膜模仿了蛾子眼睛的低反射。

光反射

光的反射对于许多以视觉信号和数据通信为目的的技术都是很重要的，包括交通标志和道路标志，光谱设备的反射表面，平板显示器和led的反光板，以及许多重要的工业过程。在生物体中，材料的堆积或同心圆分层常常产生反射表面。

热带水果人造奶油种子的彩虹色、分层的细胞结构激发了光子纤维的灵感，当拉伸时可以反射不同的颜色。该纤维可用于广泛的应用，包括机械故障的视觉检测。其他的技术正在开发利用这一战略，创造结构颜色-颜色独立于化学颜料。

光指导

光可以由一种材料来引导，而不是简单地吸收和反射。许多市面上可以买到的光学设备，如IRLens，都是根据眼睛的结构来引导光线的。准确地引导可见光对于光学芯片技术来说尤为重要，因为光学芯片可以取代传统的电子芯片，实现更快的数据传输。

某些生物材料，如彩虹甲虫壳和海棉，为光引导装置的新型制造技术提供了灵感。虽然目前还没有商业化的光子产品，但生物激发的光子结构将使光在未来的光电设备中得到控制和引导。

现有产品

抗反射膜

夜间活动的蛾子的眼睛能吸收很大比例的光，这使得它们在光线很弱的情况下也能看见东西。它们眼睛里的纳米级结构有利于直接入射光，以增加昆虫的光敏感度，并减少捕食者可见的外部反射。

负责这种敏感性的一种特殊成分是“蛾眼”结构，它覆盖了眼睛的微米大小的层面，充当一种抗反射涂层。长冈大学的研究人员模拟了这种结构，为现有的太阳能电池阵列开发了蛾眼薄膜，美国的研究人员开发了制造技术，在太阳能电池的生产过程中加入了蛾眼纳米结构。研究人员已经证明，抗反射的飞蛾眼薄膜可以将入射光子转化为可用电能的效率提高5- 10%，这对任何太阳能电池技术来说都是可喜的进步。

IRLens

只加热必要的空间，而不是整个房间，可以减少设施的能源需求。的热区辐射加热器中的IRLens利用龙虾、小龙虾和小虾眼睛里看到的原理——聚焦特定区域的光线——来直接发射红外线。在投入100万美元的商业运作后，这项技术获得了Schaefer公司的许可。由于该设备的生物灵感透镜，能源成本可以降低50%或更多。HotZone加热器能够将传统的点加热技术的效率提高一倍，将85%的能源提供给需要加热的地区。

产品在开发中

红外光学传感器

大闪蝶的翅膀在光线与翅膀的纳米和微尺度结构相互作用时，会产生充满活力的、彩虹般的色彩。翅膀由几丁质(一种丰富的生物聚合物)制成的鳞片组成，每个鳞片都支撑着一排微小的平行脊线。每个山脊的横截面都显示出一个分枝的、周期性的纳米级结构。通用电气公司全球研究已经确定这些尺度对热能的变化有光学响应。红外光子的吸收和甲壳素转化为热能导致纳米结构的膨胀;这种物理变化导致翅膀的彩虹色发生明显变化。以前制造的热传感器无法达到翅膀鳞片对红外光子反应的速度和灵敏度。

基于大闪蝶翅膀纳米结构的新型热传感器正在研发中，不仅可以提高响应速度和热灵敏度，还可以减小它们的像素大小。对自然界光子结构的持续研究可能会激发新一代的传感器技术。