解开墨鱼迷彩的奥秘

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布雷特史密斯为redOrbit.com - 你的宇宙在线能够产生类似斑马纹的伪装或“催眠”色彩振荡,墨鱼的皮肤长期以来一直着迷于寻找解锁秘密的科学家

现在,哈佛大学的一项新研究揭示了一种天然纳米级光子器件,它允许所谓的“海洋变色龙”动态地改变其颜色

“很久以前,大自然解决了自适应伪装的谜团,”研究作者,哈佛大学生物工程和应用物理学教授Kevin Kit Parker说

“现在的挑战是在符合大规模生产的经济高效的合成系统中对该系统进行逆向工程

”通过使用称为色素细胞的着色器官,头足类动物可以改变其皮肤的外观以响应视觉刺激

科学家们无法理解这种适应性着色背后的生物学,化学和光学机制

为了改变肤色,墨鱼使用垂直排列的光学组件系统:leucophore,一种在可见光谱上均匀散布光线的光散射体; iridophore,由薄膜制成的反射器;和色素

研究人员表示,这种分层系统可以使墨鱼皮选择性地吸收或反射不同颜色的光

研究作者,哈佛大学生物工程研究助理Leila F. Deravi说:“色素细胞以前被认为是色素器官,只是作为选择性滤色片起作用

” “但我们的结果表明他们扮演更复杂的角色;它们含有发光蛋白质纳米结构,使墨鱼能够快速,精细地改变皮肤色素沉着

“当墨鱼改变其肤色时,每个色素都会扩大 - 将每个色素的表面积改变多达500%

在发表于“皇家学会界面杂志”的新研究中,研究人员发现,完全扩展的色素细胞有两个与维持皮肤颜色强度相关的因素:在颜料颗粒和色素层中存在某些蛋白质 - 反射蛋白和晶状体蛋白

像三颗颗粒一样薄,保持光学效能 - 有效地发挥纳米级光子元件的作用

“墨鱼采用巧妙的方法处理材料成分和结构,这是我们从未在工程显示器中使用的方法,”共同作者,哈佛大学应用物理和电气工程教授Evelyn Hu说

“我们复制墨鱼使用的机制极具挑战性,”她补充说

“例如,我们还不能设计出具有弹性的材料,可以在表面积上扩展500倍

如果我们能够做到这一点,膨胀和未膨胀材料的丰富色彩将会大不相同 - 想想拉伸和缩小气球

“”墨鱼可能已经找到了一种方法来弥补颜色丰富度的变化

作为一个“主动”光发射器(荧光灯),不仅仅是通过被动反射调制光,“胡说

研究人员表示,通过研究墨鱼皮,他们希望能够设计出新型的军用伪装

“纵观历史,人们一直梦想拥有'隐形西装',”帕克说,他是一名在阿富汗完成两次任务的陆军预备役人员

“大自然解决了这个问题,现在由我们来复制这个天才,就像墨鱼一样,我们可以避开我们的掠食者

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