这个过程就像开一瓶啤酒。突然,溶解在液体中的二氧化碳凝结成气泡,气泡长大到一定大小,漂浮起来。鸟类羽毛的泡沫结构看起来就像啤酒上面的泡沫。
东南亚蓝翅鹎(如图)的羽枝是多孔螺旋曲面结构自组织生长产生的,它们正是凭借这样完美有序的气泡晶体,才获得了闪亮的蓝色肩羽。|来源:Vinodkumar Saranathan默苏斯
透明是终极伪装。
大多数蝴蝶的翅膀都有鲜艳的颜色,但有一种长翅膀的蝴蝶生活在中美洲的热带雨林中。它们的大部分翅膀像玻璃一样透明。
在自然界中,透明是可以很容易融入任何背景的终极伪装。只要长翅膀的蝴蝶静静地呆着,依靠动态视觉的两栖类猎人就会对它们视而不见。
有翼蝴蝶的大部分翅膀像玻璃一样透明,这是一种奇妙的伪装。来源:大卫·蒂勒
为了实现透明,我们还需要调整翅膀的微观结构,但这次是为了最大限度地减少光的散射和反射。有翼蝴蝶是如何实现完美隐身的?
直到今年5月,研究人员才揭开谜底,并将结果发表在《实验生物学杂志》上。他们发现,在显微镜下,翼手蝶翅膀的黑边密布着扁平的叶状鳞片,而中间的透明区域则是稀疏的鬃毛状鳞片,最大限度地让光线穿透。
但如果透明区域完全平坦,光线很容易在空空气和机翼的交界处反射。有翼蝴蝶翅膀的透明区域巧妙地覆盖了一层蜡质结构,表面凹凸不平,逐渐改变空空气与翅膀之间的光学性质,最终保证尽可能多的光线通过,只反射2%左右的光线。有翼蝴蝶翅膀黑边与透明区重叠处(左)有两种鳞片:透明区为稀疏的鬃毛状鳞片(中),黑边则含有重叠的叶状鳞片(右)。(图中颜色为假)|来源:A. POMERANTZ /ET AL/JEB/ 2021
工程师往往需要精密的设计来制造各种材料,但漫长的自然进化让动物很容易实现各种精致的结构,这对我们无疑是很有启发的。
例如,蝴蝶翅膀上纳米级的凹槽结构为制作暗场成像显微镜的材料提供了灵感。为了用光纤更有效地传输蓝光,我们可以使用鸟类羽毛上发现的蓝光反射材料作为光缆的内衬,以确保蓝光光子不会逃逸。
我们可能早已习惯了这个五彩缤纷的世界,但要完全理解自然的颜色从何而来,往往需要深入到纳米级的微观世界,揭开其中隐藏的奥秘。
参考链接:
[1]https://www . quanta magazine . org/how-blue-animals-color-self-with-nano structures-2021 06 16/
[2]https://www . science news . org/article/new-images-how-glass wing-butterfly-wings-transparent
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