两周后，著名的巴西厨师 Alex Atala 将加入 Science & Food，参加UCLA 的 2013 年度首场公开讲座。Atala 厨师通过发现和分类亚马逊流域的新食材，在食品界引起了广泛关注。但 Atala 并不是唯一一位从南美雨林中汲取灵感的人。通过研究热带植物 Margaritaria nobilis（俗称杂草芒麻）的果实，由 Mathias Kolle 博士领导的研究团队创造出一种令人惊叹的新材料，这种材料在拉伸时会变色。Kolle 和他的同事们被杂草芒麻令人震惊的蓝绿色所吸引，他们发现这种芒麻具有独特的、细长的细胞。就像微观的酥皮卷一样，这些芒麻细胞充满了同心层，这些层以规则的纳米尺度间隔重复。
事实证明，这些细胞层是芒麻鲜艳色彩的关键。可见光以波的形式传播，波长在 400 到 700 纳米范围内；尺寸接近此范围的重复结构（称为“布拉格反射器”）可以以某种方式干扰可见光，使得只有特定波长或颜色的光被反射。在杂草芒麻中，每个细胞内的重复层反射蓝光和绿光，从而产生果实的蓝绿色外观。类似的重复图案赋予某些甲虫宝石般的外观，并且使鱿鱼眼睛在水下显得透明。 Kolly 和他的同事们掌握了这些新信息后，根据芒麻的细胞结构创造了合成纤维。通过将两种不同的弹性材料分层并将其围绕比头发细的玻璃棒卷绕来形成纤维。通过改变两层材料的厚度，研究人员可以控制纤维的最终颜色：较厚的层会产生颜色更红的纤维，而较薄的层会形成绿色或蓝色的纤维。
Margaritaria nobilis 果实的细胞结构。
杂草芒麻（a）由长而圆柱形的细胞（b）组成。单个细胞的横截面显示出许多以纳米间隔重复的同心层，如图（c）所示。比例尺分别为 200 µm（b）和 10 µm（c）。
研究人员随后更进一步，移除了玻璃棒，产生了可拉伸的弹性纤维。拉伸这些纤维之一会压缩其各个层，从而调整反射光的波长并改变纤维的颜色。
基于芒麻细胞结构的合成纤维。将两种不同的弹性材料（蓝色和黄色）围绕玻璃棒卷绕以创建单根纤维（a）。改变层的厚度会改变纤维的颜色（b）。单根纤维的直径小于 100µm，仅比一根头发稍粗。比例尺为 20 µm（b）。
现在这些色彩鲜艳的纤维已经被创造出来，可以想象它们的潜在应用令人兴奋。它们本身可以作为柔性张力传感器；编织在一起，它们可以形成高科技光学织物和尖端伪装。未来的研究甚至可能带来反射紫外线或红外线的新型纤维。谁能想到研究一种如此小的热带水果能带来如此多的创新呢？
拉伸时纤维变色。拉伸前，纤维的层较厚，呈现红色（最左侧）。随着纤维被拉伸（应变增加），层变薄，纤维的颜色会随着可见光谱移动，最终呈现蓝色（最右侧）。比例尺为 50 µm。
Liz Roth-Johnson 是加州大学洛杉矶分校分子生物学博士候选人。如果她不在实验室，你通常会在厨房里找到她进行实验。阅读更多 Liz Roth-Johnson 的文章
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