Стало известно, откуда берется радуга на крыльях колибри
Ученые обнаружили в перьях колибри наноструктуры, делающие их яркими и переливающимися, 10 января сообщает пресс-служба американского Филдовского музея естественной истории (FMNH) со ссылкой на статью в журнале Evolution.
Один из авторов исследования, физик-оптик Мэттью Шоки (Matthew Shawkey, университет Гента, Бельгия) рассказал, что феномен радужности перьев колибри хорошо объясняется эффектом мыльных пузырей. Если растянуть бесцветную мыльную пленку в тонкий пузырь, то она будет радужной.
«Нечто подобное происходит с пигментными зернами в перьях колибри. Если правильно подобрать их структуру, то можно превратить невзрачные наночастицы в нечто яркое», — сказал Шоки.
Ученые заинтересовались строением перьев колибри из-за того, что их оперение обладает необычайной радужной окраской. С помощью электронного микроскопа была изучена внутренняя структура перьев 34 видов колибри в сопоставлении с перьями других птиц с ярким, но не переливающимся оперением (утки-кряквы и другие).
Выяснилось, что мельчайшие пигментные зерна, отвечающие за окраску верхних покровов животных, — меланосомы — устроены в перьях колибри уникальным образом. Они имеют вид стопки пластин, включающих в себя множество микропузырьков воздуха.
Из-за такого устройства меланосом в перьях колибри свет отражается от них совершенно не так, как от верхних покровов других животных. Стопки меланосом функционируют как многослойные отражатели, причем толщина стопки и величина микропузырьков воздуха влияют на изменение оттенка цвета и его насыщенности.
Кроме того, световые лучи, отраженные от внешней поверхности перьев, взаимодействуют с лучами, отраженными мелкими поверхностными меланосомами, вызывая вторичные пики отражения, главным образом в коротких (синих) длинах волн.
Напомним, в настоящее время физики активно разрабатывают и изучают свойства метаматериалов — композитных материалов, свойства которых зависят не столько от их химического состава, сколько от искусственно созданной структуры. Изменение структуры осуществляется на наноуровне, благодаря такому преобразованию получившийся материал приобретает совершенно новые свойства.
Аналоги метаматериалов можно наблюдать в природе, например, на крыльях бабочек с «металлической» окраской или в перьях некоторых видов райских птиц, содержащих угольно-черный метаматериал, поглощающий 99,95% света. Радужность перьям колибри также придает метаматериал, структурированный на наноуровне.
