Дата публикации: 20 марта 2020 г.

Ученые выяснили секрет ультра-черных крыльев бабочек

Исследователи из Университета Дьюка изучили удивительно черный цвет, свойственный бабочкам, который в 10-100 раз темнее древесного угля, свежего асфальта, черного бархата и других предметов природных, либо созданных человеком. «Некоторые животные довели черное до крайности», - сказал Алекс Дэвис (Alex Davis), аспирант Университета Дьюка. Все дело в свете, который отражается лишь на 0,06%.

В исследовании, опубликованном 10 марта в журнале Nature Communications, исследователи университета Дьюка, сообщают, что ультра-черные бабочки из разных регионов земного шара, похоже, сошлись на одной и той же уловке. По их словам, секрет того, как крылья могут быть такими черными и легкими, заключается не в избытке меланина - пигмента, отвечающего за вороньи перья или мех черной кошки. Это оптическая иллюзия, созданная 3D  структурой крыльев бабочек.

Свет проникает в ультратонкие и легкие крылья бабочек, но почти не отражается. 

В своем исследовании выпускник университета Дьюка биолог Алекс Дэвис (Alex Davis) и профессор университета Дьюка Фред Ниджоут (Fred Nijhout) использовали сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения и компьютерное моделирование, чтобы исследовать микроскопические структуры на крыльях 10 видов ультра-черных бабочек и четырех обычных черных или темно-коричневых бабочек из Центральной и Южной Америки и Азии.

На первый взгляд крылья у бабочек гладкие, однако под микроскопом видно, что они покрыты чешуей с сетчатой поверхностью с холмиками и ямками, которые и поглощают свет.

До недавнего времени объяснение невероятных светопоглощающих свойств некоторых черных бабочек заключалось в том, что это происходило из-за ячеистого рисунка в крошечных отверстиях на поверхности чешуек.

Но новое исследование предполагает, что «это не имеет значения». Оказывается, ключевые различия между ультра-черной и обычной черной шкалой в другом. Когда специалисты посмотрели на крылья бабочек под электронным микроскопом, они обнаружили, что и ультра-черная, и обычная черная чешуя имеют параллельные выступы на своей поверхности и столбы внутри. Но гребни и столбы глубже и толще в ультра-черных чешуйках по сравнению с «нормальными» черными чешуйками.

В ходе исследования выяснилось, что трехмерная архитектура крыла настолько хороша для поглощения света, что ультра-черные весы выглядели черными даже при покрытии золотом. «Вы почти не можете сделать их блестящими»- сказал А. Дэвис.

Подобный глубокий черный цвет встречается у других животных, таких как павлиний паук (Maratus volans) и райские птицы, которые, как известно, отражают всего лишь 0,05% видимого света.

Особенно интересное свойство бабочек, по мнению исследователей, в том что они конкурируют с лучшими улавливающими свет нанотехнологиями, используя структуры своих крыльев минимальной толщины.

Полученные данные могут помочь инженерам разработать более тонкие ультра-черные покрытия, которые уменьшают рассеянный свет, не утяжеляя предметы, для применения в промышленности, начиная от военного камуфляжа для самолетов-невидимок, которые не видны ночью или не обнаруживаются с помощью радара, до подкладочного пространства телескопа, нацеленного на слабые, далекие звезды.

Статья об исследовании опубликована в журнале Nature Communications.

Источник: today.duke.edu

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →