Новый механизм генерации цвета обнаружен в «радужном» долгоносике

0 893

Исследователи из Йельского университета и Швейцарского университета в Фрайбурге обнаружили новый механизм генерации цвета в природе, который, если его использовать, имеет потенциал для создания косметических средств и красок с более чистыми и яркими оттенками, которые проектируют одинаковые истинные изображения при просмотре под любым углом и даже уменьшить потерю сигнала в оптических волокнах.

Винодкумар Саранатан возглавил исследование вместе с доктором Бодо Д. Уилсом из Института Адольфа Меркле в Университете Фрайбурга. Ученые изучали радужные рисунки на крыльях жука-долгоносика с Филиппин (pachyrrhynchus congestus pavonius), используя высокоэнергетические рентгеновские лучи, а также выполнили детальную сканирующую электронную микроскопию и оптическое моделирование. Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале Small.

Они обнаружили, что для создания радужной палитры цветов, долгоносик использовал механизм генерации цвета, который до сих пор встречается только у кальмаров, каракатиц и осьминогов, которые известны своим камуфляжем, изменяющим цвет.

Радужные пятна у долгоносика состоят из почти круглых чешуек, расположенных в концентрических кольцах разных оттенков, от синего в центре до красного снаружи, как радуга. Хотя многие обладают способностью вырабатывать один или два цвета, редко бывает, что одно насекомое может производить такой широкий спектр цветов. Исследователи заинтересованы в выяснении механизма естественного образования этих цветообразующих структур, поскольку современная технология неспособна синтезировать структуры такого размера.

«Конечная цель исследований в этой области — выяснить, как долгоносик самостоятельно собирает эти структуры, потому что с нашей нынешней технологией мы не можем этого сделать», — сказал доктор Саранатан.

«Способность создавать структуры, которые могут обеспечить высокую точность цвета независимо от угла зрения, с которым вы его просматриваете, будет иметь приложения в любой отрасли, которая занимается производством цвета. Мы можем использовать эти структуры в косметике и других областях, чтобы обеспечить высокоточные оттенки или цифровые дисплеи на вашем телефоне или планшете, которые позволят вам просматривать его под любым углом и видеть одинаковое истинное изображение без каких-либо цветовых искажений. Мы можем даже использовать их, чтобы сделать отражающую оболочку для оптических волокон, чтобы минимизировать сигнал потери во передачи».

Смотрите также  В Монголии обнаружен новый птицеподобный динозавр Oksoko avarsan
Слева: фотография «радужного» долгоносика, с радужными пятнами на крыльях. Справа: изображение обода одного радужного пятна под микроскопом, показывающее разные цвета отдельных чешуек.
Изображение: Dr Bodo D Wilts

Ученые исследовали радужные структуры, чтобы определить, что они состоят из трехмерной кристаллической структуры, созданной из хитина (основного ингредиента экзоскелетов насекомых). Они обнаружили, что яркие цвета радуги у долгоносика определяются двумя факторами: размером кристаллической структуры, которая составляет каждую чешуйку, а также объемом хитина, используемого для создания кристаллической структуры.

Большие чешуйки имеют большую кристаллическую структуру и используют больший объем хитина для отражения красного света; меньшие имеют меньшую кристаллическую структуру и используют меньший объем хитина для отражения синего света.

По словам доктора Саранатана, который ранее исследовал более 100 видов насекомых и пауков, и каталогизировал их механизмы генерации цвета, способность долгоносика одновременно контролировать как размерные, так и объемные факторы для тонкой настройки полученного цвета никогда ранее не была замечена у насекомых.

Это отличается от обычной стратегии, используемой природой для получения различных разных оттенков у одного и того же животного, где структуры хитина имеют фиксированный размер и объем, а разные цвета генерируются путем ориентации структуры под разными углами, что отражает разные длины волн света.


Bodo D. Wilts, Vinodkumar Saranathan. A Literal Elytral Rainbow: Tunable Structural Colors Using Single Diamond Biophotonic Crystals in Pachyrrhynchus congestus Weevils. Small, 2018; 1802328 DOI: 10.1002/smll.201802328

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x