Почти прозрачное крыло бабочки может работать как крошечная оптическая лаборатория: оно рождает насыщенные синие и зеленые тона, а также переливчатые радуги, практически без участия пигментов. Секрет в так называемой структурной окраске, когда за цвет отвечают геометрия и свет, а не красящие вещества.
Под микроскопом многие чешуйки на крыле напоминают черепичные крыши, решетки или гребенчатые решетчатые структуры из хитина. Эти наноструктуры ведут себя как фотонные кристаллы — повторяющиеся узоры с масштабом, сопоставимым с длинами волн видимого света. Когда на них падает свет, определенные длины волн усиливаются за счет конструктивной интерференции, а другие подавляются, как в случае тонкопленочной интерференции на мыльной пленке. В итоге возникает селективное отражение: из почти бесцветного материала выходит узкая полоса насыщенного цвета.
Небольшие изменения расстояния между гребнями, толщины слоев или показателя преломления сдвигают отражаемую длину волны, превращая скромное крыло в нечто вроде настраиваемого спектрального устройства. Беспорядок в решетке расширяет отражаемый диапазон, а упорядоченные области, наоборот, его заужают — этот баланс напоминает обсуждения энтропии в статистической физике. Поскольку процесс не зависит от молекул пигмента, организму не нужно постоянно тратить ресурсы на их синтез и обновление, что снижает метаболические затраты по сравнению с производством красителей. Кажущаяся простым вспышка синего в действительности представляет собой тщательно выстроенное взаимодействие наноструктуры и электромагнитной волны.
loading...