在中美洲的熱帶雨林里生活著一種透翅蝶
在自然界
直到最近,研究人員才揭示了其中奧秘
自然界的色彩從哪里來?
我們?cè)谧匀唤缈吹降脑S多顏色,特別是植物界的色彩
色素能反射一部分光,同時(shí)吸收其余顏色的光
植物是生化合成的大師
無論是為了在環(huán)境中更好地偽裝、御敵
為達(dá)到這一目的
動(dòng)物們另辟蹊徑
結(jié)構(gòu)色的原理與色素類似
動(dòng)物身體這些部位的納米結(jié)構(gòu)由于與光的波長(zhǎng)相當(dāng)
比如
結(jié)構(gòu)色除了呈現(xiàn)出特定顏色,通常還具有虹彩般的閃亮視覺效果
除了蝴蝶
,其它動(dòng)物也在用各種方式實(shí)現(xiàn)自身的結(jié)構(gòu)色。一種叫做青線笠螺的軟體動(dòng)物
,螺殼表面透明的碳酸鈣晶體會(huì)排列成多重微觀層片,每層的厚度恰到好處(100納米),使得藍(lán)光以外的所有光波相互抵消,從而產(chǎn)生獨(dú)特的亮藍(lán)色條紋。章魚和其它頭足類動(dòng)物能夠掌握變色術(shù),靠的是皮膚中一些色素細(xì)胞含有的反射蛋白層
,它們可以迅速?gòu)挠行驙顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài)。通過讓反射蛋白層變厚或者變薄,就可以反射不同波長(zhǎng)的光,從而實(shí)現(xiàn)變色。鳥類具有亮藍(lán)色羽毛,靠的也是結(jié)構(gòu)色
?div id="4qifd00" class="flower right">研究表明,在發(fā)育中的鳥類羽毛細(xì)胞內(nèi)β-;-角蛋白一開始分布在充滿水的細(xì)胞質(zhì)中
這個(gè)過程就像是打開一瓶啤酒
透明是終極的偽裝
前述研究中的透翅蝶要實(shí)現(xiàn)透明
,也需要調(diào)整翅膀的微觀結(jié)構(gòu),不過這次是為了使光線的散射和反射最小化。透翅蝶是如何實(shí)現(xiàn)完美隱身的呢?研究人員發(fā)現(xiàn)
,在顯微鏡下,透翅蝶翅膀的黑色邊緣密密麻麻布滿了扁平葉狀鱗片,中間的透明區(qū)域則是稀疏的鬃毛狀鱗片,允許光最大程度地透過。不過,如果透明區(qū)域完全平坦
,光線在空氣和翅膀的交界處很容易發(fā)生反射。透翅蝶巧妙地在翅膀的透明區(qū)域覆蓋了一層蠟質(zhì)結(jié)構(gòu),表面凹凸不平,讓空氣和翅膀間的光學(xué)性質(zhì)逐漸改變,最終保證盡可能多的光線通過,只反射大約2%的光。人類工程師常常需要精密的設(shè)計(jì)來制造各種材料,但漫長(zhǎng)的自然演化讓動(dòng)物們輕松就可以實(shí)現(xiàn)各種精妙的結(jié)構(gòu)
,這對(duì)于我們無疑非常有啟發(fā)性。比如,蝴蝶翅膀上的納米級(jí)凹槽結(jié)構(gòu)
,為制造暗場(chǎng)成像顯微鏡的材料提供了靈感。而為了用光纖更有效地傳輸藍(lán)光,我們可以用鳥類羽毛上發(fā)現(xiàn)的藍(lán)光反射材料作為光纖電纜的內(nèi)襯,確保藍(lán)色光子不會(huì)逸出。(記者 韓若冰)
關(guān)鍵詞: 透翅蝶 完美隱身 可能需要 調(diào)整皮膚 微觀結(jié)構(gòu)
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