Дослідники з Єльського університету і Швейцарського університету у Фрайбурзі виявили новий механізм генерації кольору в природі, який, якщо його використовувати, має потенціал для створення косметичних засобів і фарб з більш чистими і яскравими відтінками, які проектують однакові справжні зображення при перегляді під будь-яким кутом і навіть зменшити втрату сигналу в оптичних волокнах.
Винодкумар Саранатан очолив дослідження разом з доктором Бодо Д. Вілсом з Інституту Адольфа Меркле в Університеті Фрайбурга. Вчені вивчали райдужні малюнки на крилах жука-довгоносика з Філіппін (pachyrrhynchus congestus pavonius), використовуючи високоенергетичні рентгенівські промені, а також виконали детальну скануючу електронну мікроскопію і оптичне моделювання.
Вони виявили, що для створення райдужної палітри кольорів, довгоносик використовував механізм генерації кольору, який досі зустрічається тільки у кальмарів, каракатиць і восьминогів, які відомі своїм камуфляжем, що змінює колір.
Райдужні плями у довгоносика складаються з майже круглих лусочок, розташованих в концентричних кільцях різних відтінків, від синього в центрі до червоного зовні, як веселка. Хоча багато комах мають здатність виробляти один або два кольори, рідко буває, що одна комаха може виробляти такий широкий спектр кольорів. Дослідники зацікавлені у з'ясуванні механізму природної освіти цих квітоутворюючих структур, оскільки сучасна технологія нездатна синтезувати структури такого розміру.
«Кінцева мета досліджень у цій галузі - з'ясувати, як довгоносик самостійно збирає ці структури, тому що з нашою нинішньою технологією ми не можемо цього зробити», - сказав доктор Саранатан.
"Здатність створювати структури, які можуть забезпечити високу точність кольору незалежно від кута зору, з яким ви його переглядаєте, буде мати програми в будь-якій галузі, яка займається виробництвом кольору. Ми можемо використовувати ці структури в косметиці та інших областях, щоб забезпечити високоточні відтінки або цифрові дисплеї на вашому телефоні або планшеті, які дозволять вам переглядати його під будь-яким кутом і бачити однакове справжнє зображення без будь-яких колірних спотворень. Ми можемо навіть використовувати їх, щоб зробити відбиваючу оболонку для оптичних волокон, щоб мінімізувати сигнал втрати під час передачі ".
Вчені досліджували райдужні структури, щоб визначити, що вони складаються з тривимірної кристалічної структури, створеної з хітина (основного інгредієнта екзоскелетів комах). Вони виявили, що яскраві кольори веселки у довгоносика визначаються двома факторами: розміром кристалічної структури, яка складає кожну чешуйку, а також об'ємом хітина, що використовується для створення кристалічної структури.
Великі лусочки мають велику кристалічну структуру і використовують більший обсяг хітина для відбиття червоного світла; менші мають меншу кристалічну структуру і використовують менший обсяг хітина для відбиття синього світла.
За словами доктора Саранатана, який раніше досліджував понад 100 видів комах і павуків, і каталогізував їх механізми генерації кольору, здатність довгоносика одночасно контролювати як розмірні, так і об'ємні фактори для тонкого налаштування отриманого кольору ніколи раніше не була помічена у комах.
Це відрізняється від звичайної стратегії, використовуваної природою для отримання різних різних відтінків у однієї і тієї ж тварини, де структури хітина мають фіксований розмір і обсяг, а різні кольори генеруються шляхом орієнтації структури під різними кутами, що відображає різні довжини хвиль світла.