Paunovi kriju tajnu u svojim jarko obojenim repnim perima: sitne reflektirajuće strukture koje mogu pojačati svjetlost u lasersku zraku. Nakon što su obojali perje i energizirali ga vanjskim izvorom svjetlosti, istraživači su otkrili kako emitiraju uske snopove žuto-zelene laserske svjetlosti. Kažu kako studija, objavljena u časopisu Scientific Reports, nudi prvi primjer laserskog rezonatora u životinjskom carstvu.

Laseri nastaju kada se takozvani medij za pojačanje, često boja, "pumpa" energijom, koja pobuđuje elektrone medija na više energetske razine. Kada se ti elektroni vrate na niža energetska stanja, oslobađaju svoju energiju emitirajući fotone određenih valnih duljina. Ti fotoni mogu potaknuti susjedne pobuđene atome na otpuštanje vlastitih fotona.

Svjetlost se dodatno pojačava i uređuje u koherentnu zraku odbijanjem naprijed-natrag unutar reflektirajuće šupljine. U konvencionalnom laseru, zraka na kraju prolazi kroz djelomično zrcalo. Ali u prirodnom laseru, mikroskopske reflektirajuće teksture mogu funkcionirati kao šupljine koje pojačavaju i oslobađaju svjetlost na različite načine.

Proteini kao rezonatori

Znanstvenici već dugo znaju kako paunovo perje također pokazuje "strukturnu boju" - prirodni način bez pigmenata za stvaranje blistavih nijansi. Uređene mikrostrukture unutar perja reflektiraju svjetlost na određenim frekvencijama, što dovodi do njihovih živopisnih plavih i zelenih tonova te iridescencije.

No, fizičar sa Sveučilišta Florida Polytechnic Nathan Dawson i njegovi kolege željeli su vidjeti mogu li te mikrostrukture funkcionirati i kao laserska šupljina.

Nakon što su perje obojili uobičajenom bojom i pumpali ih mekim svjetlosnim impulsima, koristili su laboratorijske instrumente za detekciju snopova žuto-zelene laserske svjetlosti koji su bili previše slabi kako bi ih se vidjelo golim okom. Izlazili su iz očnih pjega perja, na dvije različite valne duljine.

Različito obojeni dijelovi očnih pjega emitirali su iste valne duljine laserske svjetlosti, iako bi se svako područje vjerojatno razlikovalo u svojoj mikrostrukturi. Vrlo je malo vjerojatno kako je riječ o pukoj slučajnosti.

Kako bi se objasnila konzistentnost signala, šupljine u perju morale bi imati veličine i oblike identične subnanometarskoj preciznosti. To isključuje šuplje dijelove pera, koji su previše raznoliki, kao i mikrostrukture u obliku štapića za koje se zna da daju paunovom perju strukturnu boju. Dawson pretpostavlja kako neke druge karakteristične i male strukture unutar perja - moguće proteinske granule - djeluju kao laserska šupljina.

Samo zato što paunovo perje emitira lasersku svjetlost ne znači kako ptice nekako koriste tu emisiju. Traženje laserske svjetlosti u biomaterijalima moglo bi pomoći u identificiranju nizova pravilnih mikrostruktura unutar njih. U medicini, na primjer, određeni strani objekti - možda virusi s različitim geometrijskim oblicima - mogli bi biti klasificirani i identificirani temeljem njihove sposobnosti da budu laseri.

Rad također pokazuje kako bi biološki materijali jednog dana mogli dati lasere dovoljno sigurne za umetanje u ljudsko tijelo kako bi emitirali svjetlost za biosenzore, medicinsko snimanje i terapiju.