Naukowcy z Yale-NUS College oraz szwajcarskiego Uniwersytetu we Fryburgu odkryli w naturze nowy mechanizm generowania koloru. Ich zdaniem jeśli uda się go wykorzystać w produkcji przemysłowej, możemy uzyskać farby i kosmetyki o czystszych i bardziej żywych odcieniach.
Fot. arch. NUS News
Badanie prowadzone było przez profesora nauk przyrodniczych z Yale-NUS College, Vinodkumara Saranathana, oraz dra Bodo D. Wiltsa z Adolphe Merkle Institute na Uniwersytecie we Fryburgu. Obiektem badań były tęczowe wzory na pokrywach skrzydeł ryjkowców z Filipin – gatunku Pachyrrhynchus congestus pavonius.
Dr Saranathan analizował je przy użyciu promieni X, natomiast dr Wilts badał je mikroskopem SEM i wykorzystał modelowanie optyczne. Odkryli w ten sposób, że owad wykorzystuje do barwienia skrzydeł mechanizm zaobserwowany wcześniej tylko u kałamarnic, mątw i ośmiornic, używających go do kamuflażu.
Z pokrywy skrzydeł ryjkowca na wyświetlacz tabletu
P. c. pavonius słynie ze swoich tęczowych plam na tułowiu i pokrywach skrzydeł. Wzór powstaje dzięki łuskom o kształcie zbliżonym do koła, ułożonym w koncentryczne kręgi o różnych odcieniach, od niebieskiego w centrum do czerwonego na krawędzi, jak na tęczy. Podobna struktura to u owadów fenomen, ponieważ wiele z nich ma zdolność wytworzenia jednego lub dwóch odcieni, ale więcej to prawdziwa rzadkość.
Obecnie naukowcy poszukują sposobu jak odtworzyć ten mechanizm w przemyśle. Jak mówi dr Saranathan, zasadniczym celem badań jest ustalenie, w jaki sposób u żuka dochodzi do samoorganizacji struktury, bowiem przy obecnym stanie technologii nie jesteśmy w stanie tego osiągnąć. Gdyby jednak się udało, rozwiązanie zrobiłoby furorę. Struktury, które pozwalają na uzyskanie nasyconego odcienia niezależnie od kąta patrzenia – to coś, z czego z chęcią skorzystałby każdy przemysł, w którym kolor się liczy. Możliwie byłoby ich wykorzystanie w produkcji kosmetyków, wyświetlaczy cyfrowych telefonów i tabletów, które pozwoliłyby widzieć to samo pod każdym kątem patrzenia na ekran, a nawet na włóknach optycznych w formie powłok minimalizujących stratę sygnału w trakcie transmisji.
Mechanizm, jakiego wcześniej nie zaobserwowano
Naukowcy stwierdzili, że wzory na pokrywach skrzydeł ryjkowca powstają dzięki trójwymiarowym strukturom krystalicznym z chityny. Tęczowe kolory są zdeterminowane przez dwa czynniki: rozmiar struktury krystalicznej, która odpowiada za każdy krąg oraz ilość chityny z której powstała struktura. Większe kręgi mają większą strukturę krystaliczną i wykorzystują więcej chityny, dzięki czemu odbijają czerwone światło, mniejsze natomiast mają mniejszą strukturę, mniej chityny i odbijają światło niebieskie.
Dr Saranthan, który przebadał ponad 100 gatunków owadów i pająków pod kątem ich mechanizmów wytwarzania koloru, zauważa, że zdolność kontrolowania odcienia zarówno poprzez sterowanie rozmiarem struktury krystalicznej jak i objętością chityny jest ewenementem. Jak wyjaśnia badacz, na ogół owady uzyskują kolory dysponując strukturami krystalicznymi o stałym rozmiarze i zawartości chityny, a jedynie operując ich ustawieniem przestrzennym, co pozwala odbijać światło o różnej długości fali.
Źródło: NUS News
