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甲虫外壳中的微小结构扭曲光线,使其呈现出绿色的光泽

探索虹彩绿金龟子的颜色,通过分子结构及其独特的光线反射背后的科学原理。

作者:Allison Bond
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科学家们现在知道虹彩绿金龟子的外壳如何获得虹彩:根据发表在Science上的一项研究,这是一种反射光线的分子排列,反射光的磁场方向像一个软木塞。

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甲虫的绿色并非来自赋予花朵和植物颜色的色素。相反,它们的色调来自结构色,或以某种方式反射光线的分子结构——就像鸟类和蝴蝶一样。光线照射到外壳上,被微结构反射,这些反射产生一个形成顺时针螺旋的电场。人类看不到这种特性——被称为左旋圆偏振——但可以看到绿色色调 [ScienceNews];然而,有些生物实际上可以看到圆偏振本身。分子结构由三种形状组成:五边形、六边形和七边形。

科学家们使用专门的显微镜技术研究了甲虫外骨骼表面的图案。他们观察到 [甲虫] 的外壳如何在不同角度改变颜色,从而产生人眼可见的虹彩……使用激光扫描共聚焦显微镜进行更高倍数的观察,该小组可以辨别出螺旋结构。这种结构类似于胆甾醇液晶,由于缺陷扭曲了其有序的分子层,使其彼此相对,从而使光线圆偏振 [physicsworld]。人造的胆甾醇液晶存在于从电脑屏幕到飞机机翼的各种小工具中,用于指示结构应力。

研究人员不知道为什么甲虫进化出虹彩外壳。“主要目的是为了交配,[但] 其全部用途尚未可知……目前没有证据表明Plusiotis gloriosa可以真正区分不同旋向的圆偏振光” [physicsworld],首席作者 Mohan Srinivasarao 说道,他的团队现在正试图弄清楚这种昆虫明亮的色调是如何进化的,以及如何利用它来开发新型合成材料。

图片由埃克塞特大学的 P. Vukusic 提供

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