Хроматофорные органы, которые выглядят как сотни разноцветных веснушек на поверхности тела головоногих, способствуют быстрому изменению цвета кожи. В статье, опубликованной на прошлой неделе в журнале Advanced Optical Materials, группа Дерави описывает свою работу по выделению гранул пигмента внутри этих органов, чтобы лучше понять их роль в изменении цвета. Исследователи обнаружили, что эти гранулы обладают замечательными оптическими качествами, и использовали их для изготовления тонких пленок и волокон, которые можно было бы использовать в тканях, гибких дисплеях и будущих устройствах для изменения цвета.
Лаборатория Дерави сотрудничала с Исследовательским, конструкторским и инженерным центром армии США Natick Soldier для проведения исследования.Хроматофоры бывают оттенков красного, желтого, коричневого и оранжевого.
Они похожи на веснушки на коже человека, которые появляются со временем. Но у головоногих веснушек открываются и закрываются за доли секунды, вызывая постоянно меняющийся цвет кожи. Под хроматофорами находится слой иридофоров, которые действуют как зеркало.
Вместе эти органы отражают все цвета видимого света.Удалив отдельные частицы пигмента из кальмаров, Дерави смог исследовать широту их возможностей в качестве статических материалов. Размер одной частицы составляет всего 500 нанометров, что в 150 раз меньше диаметра человеческого волоса.
Команда Дерави наслоила и реорганизовала частицы и обнаружила, что они могут создать обширную цветовую палитру.«Мы показываем, что эти пигменты являются мощным инструментом, позволяющим производить ультратонкие пленки с действительно богатыми цветами», — сказал Дерави.Ее команда также обнаружила, что пигменты могут рассеивать как видимый, так и инфракрасный свет. Это увеличивает яркость и поглощение света и влияет на восприятие окончательного цвета.
И когда Дерави разработала систему, которая включала в себя зеркало, имитирующее расположение органов, которые есть у кальмаров, она смогла еще больше усилить воспринимаемый цвет за счет рассеивания света через гранулы и от них. По словам Дерави, этот процесс потенциально может быть воспроизведен на функциональных материалах, таких как солнечные элементы, для увеличения поглощения солнечного света.
«С научно-технической точки зрения понимание того, как рассеяние света влияет на цвет, очень важно, и это захватывающая новая разработка в области оптики в биологии», — сказал Ричард Осгуд, сотрудник отдела исследований и разработок армии США Natick Soldier. , и Инженерный центр. «Это необычное использование оптических и физических знаний в области рассеяния для понимания биологических систем».Исследователи сделали катушки с волокнами из частиц пигмента кальмаров и теперь изучают возможности использования этого материала.
Волокна настолько интересны визуально, что нетрудно представить, как они превращаются в ткань для одежды или других видов искусства. Но, пожалуй, самое захватывающее из возможных приложений — это носимые гибкие экраны и ткани, которые могут адаптивно окрашиваться. Осгуд сказал, что исследование может позволить армии создать новые возможности для солдат.
«Более десяти лет ученые и инженеры пытались воспроизвести этот процесс и построить эти устройства, которые могут совпадать по цвету, изменять цвет и маскироваться, как головоногие моллюски, но многие из них даже близко не достигают скорости или динамического диапазона цвета. что животные могут демонстрировать ", — сказал Дерави. «Головоногие моллюски эволюционировали, чтобы включать в себя эти специфические пигментные гранулы по определенной причине, и мы начинаем разбирать, что это за причина».