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一个不同的条纹状的软体动物

在bt365手机app和哈佛大学的科学家有无确定了两个光学结构中的蓝色光检查,血蓝的外壳那蓝色条纹ITS给予的外观。

镶嵌在海洋贝壳光学特性可帮助开发反应灵敏,透明显示器。 看视频


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蓝色光检查戚是一个很小的软体动物,生活在沿挪威,冰岛,英国,葡萄牙和加纳利群岛的海岸海草。这些身材矮小的生物 - 小如指甲 - 如果不是一个很显眼的功能可能逃脱的通知完全,:在平行沿着他们的半透明外壳的长度延伸明亮的蓝色虚线。取决于在该光撞击角度,帽贝的壳即使在阴暗的水出色闪烁。

现在科学家在bt365手机app和哈佛大学已经确定了血蓝的外壳,赋予其蓝条纹的外观中的两个光学结构。该结构被构造,同时吸收入射光的所有其它波长反射蓝光。研究人员推测,这种图案可能已经进化到保护帽贝,如蓝线像上更毒软体蜗牛的壳的颜色显示。

结果,在本周日报报道 自然通讯, 表示使用矿化的结构部件,以产生光学显示器的生物体的第一个证据。而鸟类,蝴蝶和甲虫可以显示鲜艳的蓝色,其它颜色之间,它们与有机结构,如羽毛,体重秤和板这样做。所述帽贝,相比之下,通过无机,矿物结构,布置成这样的方式的相互作用产生其蓝色的条纹,以仅反射蓝光。

研究人员表示这样的天然光学结构可以用作设计指南工程颜色选择性的,可控的,透明的是不需要内部光源和可以结合到窗户和眼镜显示器。

“让我们想象一下在汽车窗面,你明明想看看外面的世界,你会驾驶,但在这里你还可以用增强现实叠加在现实世界可能涉及投影地图,并在世界其他有用信息存在在挡风玻璃上的另一边,”共同作者马蒂亚斯kolle,机械工程bt365手机app助理教授。 “我们相信,帽贝的做法在半透明外壳显示彩色图案可以作为一个起点,开发这样的显示器。”

了解研究人员认定这两个如何bt365手机app戚外壳,其得到蓝条纹外观的光学结构。

视频:梅兰妮Gonick / MIT(与研究者的内容提供)

光学结构和光子材料

kolle,他的研究主要集中在工程仿生,光学材料 - 包括颜色变化,变形纤维 - 开始寻找到帽贝的光学特性时,他的弟弟斯蒂芬,一位海洋生物学家现在在哈佛的工作,带来了kolle几个生物在一个小容器中。斯特凡kolle由软体动物的辉煌图案来袭,并招募他的弟弟,与其他几个人一起,深入钻研帽贝壳的光学性能。

要做到这一点,该研究小组 - 其中也包括凌力和克里斯蒂娜·奥尔​​蒂斯在bt365手机app和詹姆斯·韦弗和乔安娜艾森贝格哈佛 - 执行帽贝壳的详细结构和光学分析。他们观察到蓝色条纹首先出现在青少年,类似虚线。条纹变得更加连续的帽贝的成熟,和他们的灯罩因个体而异,从深蓝色的绿松石。

研究人员扫描利用扫描电子显微镜帽贝的壳的表面,发现在地区没有结构上的差异有和没有条纹 - 的观察,导致他们认为,也许是条纹从壳嵌入更深层次的功能出现。

得到的东西就在下面的图片中,研究人员利用高分辨率的2-d和3-d结构分析相结合,揭示嵌入帽贝半透明壳的光子结构的3-d纳米架构。

他们的发现揭示:与蓝色条纹的区域中,外壳顶层和底层是相对均匀的,与碳酸钙血小板和薄的有机层,类似于其他软体动物的壳结构的致密堆叠。然而,外壳下方约30微米表面研究人员指出,一个鲜明的差异。在这些区域中,研究人员发现,碳酸钙的常规板演变成两个不同的结构特征:多层结构与碳酸钙层之间规则间隔类似之字形图案,并且该下方,随机分散的球形颗粒的层。

研究人员测量的锯齿形板的尺寸,并发现它们之间的间距比通过壳的无条纹的部分运行更均匀的板宽得多。然后他们检查两个多层曲折结构和球形粒子的潜在光学作用。

kolle和他的同事使用光学显微镜,光谱和衍射显微镜量化蓝色条纹的光反射特性。他们然后测量曲折结构和它们的角度相对于所述外壳的表面,并确定了该结构被优化,以反射蓝光和绿光。

研究人员还确定,Z字形结构下方的球形颗粒的无序安排用于吸收,否则可能去饱和的反射蓝色的透射光。

从这些结果,kolle和他的研究小组推断Z形图案作为一个过滤器,只反射蓝色光。作为输入光的其余部分穿过外壳,下面的颗粒吸收该光 - ,使一个壳的条纹出现更加出色蓝色的效果。

一个自然的平衡

球队随后试图解决后续问题:你的蓝色条纹起什么作用?所述帽贝活或者隐藏在海带厂的基础上,或在叶状体,在那里它们被视觉上暴露进一步向上。在那些基部长出几乎没有条纹较厚的外壳,而他们的蓝色条纹同行住在高等植物。

帽贝一般不具备发达的眼​​睛,因此研究人员推测,蓝色条纹不能作为一种通讯工具,吸引了一个生物体到另一个。相反,他们认为,血蓝的条纹可能是一种防御机制:软体动物坐在很大程度上暴露在藻体,所以防色狼一个合理的防御可能出现无论是隐形或倒胃口。研究人员确定,后者是更可能的情况下,帽贝的蓝色条纹像有毒的海洋蜗牛恰巧也是栖息类似海草的图案。

kolle说,该组织的工作揭示了一个有趣的洞察帽贝的光学特性,它可以被利用来设计先进的光学透明显示器。所述帽贝,他所指出的,已经发展的微结构在它的外壳,以满足光目的而没有过分损害壳的机械完整性。材料科学家和工程师们的灵感来自这个自然的平衡。

“这是所有关于多功能材料的性质:每一个有机体 - 不管它是否有一个外壳,或皮肤,或羽毛 - 在与环境的各种方式相互作用,以及与它连接外界的材料经常必须满足多个同时功能”,kolle说。 “[工程师]被越来越多的重点放在不仅优化在材料或装置只是一个单一的属性,如更亮的屏幕或更高像素密度,而是在满足几个...设计和性能标准同时。我们可以得到来自大自然的灵感和洞察力“。

彼得vukusic,物理学在英国埃克塞特大学的副教授说,研究人员在揭露背后的血蓝的显眼外观上的光学机构“做了一个精致的工作。”

“通过使用多个互补分析技术,他们已经阐明,在光荣的细节,已经引起了这个高度进化的系统的光学签名的许多结构和生理因素,说:” vukusic,谁没有参与这项研究。 “动物的复杂的形态是有意操纵光线,创造专业化的外观光子科学家和技术非常有趣。”

这项研究由科研空军办公室,美国国家科学基金会和亚历山大·冯·洪堡基金会一部分资金。


主题: 生物工程和生物技术, 生物学, 设计, 材料科学, 机械工业, 海洋学与海洋工程, 海洋生物学, 光学, 物理, 光子, 研究, 动物, bioinspiration, 工程学院, 美国国家科学基金会(NSF)

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