Исследователи из колледжа Yale-NUS и Университета Фрибурга в Швейцарии открыли новый механизм генерации цвета в природе, который, если его использовать, может создавать косметику и краски с более чистыми и яркими оттенками, экранные дисплеи которые проецируют одно и то же истинное изображение при просмотре под любым углом и даже уменьшают потери сигнала в оптических волокнах. Доцент Йельского колледжа (науки о жизни) Винодкумар Саранатан руководил исследованием вместе с доктором Бодо Д. Уилтсом из Института Адольфа Меркла в Университете Фрибурга. Д-р Саранатан исследовал радужные узоры на надкрыльях долгоносика с Филиппин, Pachyrrhynchus congestus pavonius, используя высокоэнергетическое рентгеновское излучение, а д-р Уилтс провел детальную сканирующую электронную микроскопию и оптическое моделирование. Они обнаружили, что для создания радужной палитры цветов долгоносик использовал механизм генерации цвета, который до сих пор был обнаружен только у кальмаров, каракатиц и осьминогов, известных своим изменяющим цвет камуфляжем. Исследование было опубликовано в рецензируемом журнале Small..
П. в. pavonius, или «радужный» долгоносик, отличается радужными пятнами на груди и надкрыльях. Эти пятна состоят из почти круглых чешуек, расположенных концентрическими кольцами разных оттенков, от синего в центре до красного снаружи, как радуга. Хотя многие насекомые способны воспроизводить один или два цвета, редко одно насекомое может воспроизводить такой широкий спектр цветов. Исследователи заинтересованы в том, чтобы выяснить механизм естественного образования этих структур, генерирующих цвет, поскольку современные технологии не в состоянии синтезировать структуры такого размера.
«Конечная цель исследований в этой области - выяснить, как долгоносик самостоятельно собирает эти структуры, потому что с нашими современными технологиями мы не можем этого сделать», - сказал доктор Саранатан. «Возможность производить эти структуры, способные обеспечить высокую точность цветопередачи независимо от угла обзора, найдет применение в любой отрасли, связанной с производством красок. Мы можем использовать эти структуры в косметике и других пигментах, чтобы обеспечить высококачественных оттенков или на цифровых дисплеях в вашем телефоне или планшете, что позволит вам просматривать его под любым углом и видеть такое же истинное изображение без каких-либо искажений цвета. Мы даже можем использовать их для создания отражающей оболочки для оптических волокон, чтобы свести к минимуму потери сигнала при передаче».
Доктор Саранатан и доктор Уилтс изучили эти чешуйки, чтобы определить, что чешуя состоит из трехмерной кристаллической структуры, состоящей из хитина (основного ингредиента экзоскелетов насекомых). Они обнаружили, что яркие цвета радуги на чешуе этого долгоносика определяются двумя факторами: размером кристаллической структуры, из которой состоит каждая чешуя, а также объемом хитина, из которого состоит кристаллическая структура. Более крупные чешуйки имеют более крупную кристаллическую структуру и используют больший объем хитина для отражения красного света; меньшие чешуйки 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 цветообразования, эта способность одновременно контролировать факторы размера и объема для точной настройки воспроизводимого цвета никогда ранее не проявлялась у насекомых. его сложность весьма примечательна.«Это отличается от обычной стратегии, используемой природой для получения различных оттенков на одном и том же животном, где хитиновые структуры имеют фиксированный размер и объем, а разные цвета генерируются путем ориентации структуры под разными углами, что отражает разные длины волн излучения. свет, - объяснил доктор Саранатан.