Крылья бабочки могут помочь в создании ультрачерных материалов
Толщина светопоглощающего покрытия крыльев бабочек составляет всего несколько микронов. Как выяснили ученые, секрет кроется не в избытке меланина — пигменте, ответственном за окраску ворона или черной кошки, — а в оптической иллюзии, которая создается трехмерной структурой крыльев бабочек. Свет попадает на их чешуйки, но крайне малая его часть отражается обратно.
Ученые использовали сканирующий электронный микроскоп высокого разрешения и компьютерное моделирование, чтобы исследовать микроскопические структуры на крыльях ультрачерных бабочек и нескольких черных или темно-коричневых из Центральной и Южной Америки и Азии.
Крылья бабочки могут выглядеть гладкими, но при увеличении в тысячу раз видно, что они имеют сетчатую поверхность из параллельных гребней и отверстий, которые направляют свет в пористые промежутки чешуек, где он рассеивается, пока не будет поглощен.
До недавнего времени светопоглощающие свойства черных бабочек объяснялись сотовым паттерном в крошечных отверстиях на поверхности чешуек. Но оказывается, ключевое различие между ультрачерной и просто черной бабочкой заключается в том, что в ультрачерных чешуйках гребни и соты толще и глубже.
Компьютерная симуляция показала, что чешуйки без ребристой поверхности или внутренних столбов отражали бы в 16 раз больше света. Это было похоже на переход от ультрачерного к темно-коричневому, сказал Алекс Дэвис, аспирант из Университета Дьюка.
По его словам, трехмерная архитектура крыльев бабочек настолько хорошо поглощает свет, что ультрачерные чешуйки выглядели черными даже при покрытии золотом. Практически невозможно сделать их блестящими.
Подобный глубокий черный был обнаружен и у других животных, среди которых пауки-павлины и райские птицы, отражающие всего 0,05 % видимого света.
Зачем им быть такими черными? Ученые полагают, что это, скорее всего, связано с привлечением партнеров или отпугиванием хищников. Чернота на крыльях самцов бабочек темнее, чем на крыльях самок. Черные области всегда граничат с белыми, цветными или переливающимися, так что, возможно, они выступают в качестве темной рамки, чтобы сделать более яркие участки еще выразительнее.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.