Крылья бабочек творят чудеса со светом: под одним углом они выглядят так, а под другим – иначе. Физики из Китая и Малайзии выяснили, что небольшие отличия в структуре крыльев определяют разнообразие их видимых оттенков у парусников. Результаты исследования опубликованы в журнале Optical Materials Express.
«Удивительно видеть, как природа создает наноструктуры, которые людям непросто воссоздать», – говорит физик Кок Вай Чи (Kok Wai Cheah) из Гонконгского баптистского университета, который вместе с коллегами изучил у бабочек механизм формирования цвета крыльев.
Три тропические бабочки используют для этих целей иризацию – оптический эффект, выражающийся в смене цвета при изменении угла зрения. Крылья парусника Блюме (Papilio blumei) при взгляде сверху имеют зеленый оттенок, у его «кузена» P. peranthus – желто-зеленый, а у парусника Улисса (P. ulysses) – бирюзовый. И все три, если смотреть под острым углом, приобретают синий цвет крыльев.
На поперечном сечении крылышек под сканирующим электронным микроскопом видно, что кутикулярные слои из клеток с жесткими оболочками чередуются с воздушными прослойками, в которых также попадаются кутикулярные клетки. В целом чешуйки приобретают кристалловидную структуру, похожую на ту, что имеется в распределенном брэгговском отражателе – многослойном «зеркале» с меняющимся показателем преломления.
Измерив длины волн, отражающихся от крыла под разными углами обзора, исследователи обнаружили, что отличия в цвете крыльев бабочек обусловлены различиями в строении – например, у P. ulysses 7 кутикулярных слоев, а у P. peranthus – 8. Также влияют толщина этих слоев, как и воздушных прослоек. Несмотря на то что отличия очень небольшие, именно они определяют особенности внешности бабочек, подчеркивает Чи.
Физик полагает, что полученные знания пригодятся для разработки новых дизайнерских материалов, которые не нужно будет окрашивать в какой-то определенный цвет. К примеру, один и тот же предмет одежды сможет днем и вечером выглядеть по-разному. «Вам всего лишь надо будет подрегулировать структуру, чтобы она воспроизвела цвет, который вам нужен», – говорит Чи.
Теперь ученые планируют изучить механизмы цветообразования у других насекомых, в частности, их интересует металлический эффект, вызываемый иризацией надкрыльев у жуков.
