前所未見的使黃貂魚斑點中發(fā)現(xiàn)的藍(lán)色的方法

研究人員在一項新的研究中報告說，藍(lán)斑帶尾魚以一種獨(dú)特的方式創(chuàng)造藍(lán)色。小說納米結(jié)構(gòu)研究表明，給黃貂魚它們命名的斑點，在射線的皮膚上錯綜復(fù)雜地扭曲光線，形成一種鮮艷的藍(lán)色，不會隨著視角的變化而改變。

藍(lán)色是棘手的顏色讓生物變出。自然界中的大多數(shù)色調(diào)都是由進(jìn)化為吸收陽光并發(fā)出特定顏色的化合物產(chǎn)生的。在發(fā)射紅光的情況下，化學(xué)物質(zhì)需要吸收更高能量的波長，如綠色、藍(lán)色和紫色。

產(chǎn)生藍(lán)光通常需要吸收低能量的紅色波長并發(fā)射更強(qiáng)大的波長，這是一項更艱巨的任務(wù)，大自然很少找到解決方案。

一個更簡單的解決方案似乎是使用另一種方法——使用光彎曲納米結(jié)構(gòu)物散射不需要的波長，這就是所謂的結(jié)構(gòu)色。

“如果你在自然界中看到藍(lán)色，你幾乎可以肯定它是由組織納米結(jié)構(gòu)制成的，而不是色素。說梅森·迪恩（Mason Dean），香港城市大學(xué)比較解剖學(xué)副教授，這項新研究的合著者。

這些結(jié)構(gòu)藍(lán)色通常來自高度有序的納米結(jié)構(gòu)，但研究人員對這些射線的藍(lán)色斑點的檢查揭示了一些不同的東西。

他們報告說，結(jié)構(gòu)藍(lán)色“異常明亮且與角度無關(guān)”，這是“由更無序的散射元素陣列引起的，這些散射元素具有以前未描述的核殼超微結(jié)構(gòu)。

僅此一項就很有趣，但這一發(fā)現(xiàn)也可能對人類有實際應(yīng)用，可能會激發(fā)新型無化學(xué)物質(zhì)顏色的靈感。

迪恩指出，像這樣的結(jié)構(gòu)色是復(fù)雜的自然現(xiàn)象，受到變量的影響超出了它們?nèi)绾螐澢饩€。

“了解動物結(jié)構(gòu)顏色不僅與光學(xué)物理學(xué)有關(guān)，還與所涉及的材料有關(guān)，它們?nèi)绾卧诮M織中精細(xì)組織，以及顏色在動物環(huán)境中的外觀，”迪恩說.

在這種情況下，藍(lán)斑帶尾鰩具有具有特殊特性的皮膚細(xì)胞區(qū)域，可以幫助它們產(chǎn)生這種幾乎超凡脫俗的藍(lán)色，主要作者Amar Surapaneni解釋說，他以前是Dean小組的博士后，現(xiàn)在是都柏林圣三一學(xué)院的訪問學(xué)者。

“我們發(fā)現(xiàn)藍(lán)色是由獨(dú)特的皮膚細(xì)胞產(chǎn)生的，具有穩(wěn)定的納米級球體的3D排列，其中包含反射納米晶體（如懸浮在珍珠奶茶中的珍珠），”Surapaneni說說.

“因為納米結(jié)構(gòu)的大小和它們的間距是藍(lán)光波長的有用倍數(shù)，所以它們傾向于專門反射藍(lán)色波長。

除了那些產(chǎn)生藍(lán)色的細(xì)胞外，射線還有另一個技巧，可以給他們的藍(lán)色帶來額外的提升。

“為了清理任何多余的顏色，在發(fā)色細(xì)胞下方有一層厚厚的黑色素，會吸收所有其他顏色，從而產(chǎn)生極其明亮的藍(lán)色皮膚，”迪恩說.

“最后，這兩種細(xì)胞類型是一次很好的合作：結(jié)構(gòu)色細(xì)胞磨練藍(lán)色，而黑色素色素細(xì)胞抑制其他波長，從而產(chǎn)生極其明亮的藍(lán)色皮膚。

藍(lán)斑帶尾鰩（Taeniura lymma）主要生活在熱帶印度洋和西太平洋珊瑚礁周圍的淺水區(qū)，其分布范圍最遠(yuǎn)可達(dá)南非和澳大利亞北部。

它有強(qiáng)烈的毒液，其引人注目的顏色可能作為一種警告而演變。盡管如此，它在人類周圍通常是膽小的，通常會逃跑而不是盡可能地刺痛?？紤]到其原生棲息地的顏色，藍(lán)色也可能有助于偽裝。

“在水中，藍(lán)色比任何其他顏色都滲透得更深，幫助動物與周圍環(huán)境融為一體，”迪恩說.“黃貂魚的亮藍(lán)色皮膚斑點不會隨著觀察角度的變化而改變;因此，它們在偽裝方面可能具有特定的優(yōu)勢，因為動物正在游泳或用起伏的翅膀快速操縱。

從這些射線中借鑒一些想法也可能為我們的物種帶來好處，Dean補(bǔ)充道。

“我們正在與其他研究人員合作，開發(fā)靈活的仿生結(jié)構(gòu)著色系統(tǒng)，其靈感來自黃貂魚皮膚的柔軟性質(zhì)，可在紡織品、柔性顯示器、屏幕和傳感器中實現(xiàn)安全、無化學(xué)物質(zhì)的顏色，”他說說.

該研究發(fā)表在一個先進(jìn)的光學(xué)材料.

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