小彩虹蜘蛛被加大等机构学者发现可广用于多个领域的超光谱技术(图)

一种颜色鲜艳的澳大利亚小蜘蛛(Maratus spp.)有着它们独特的求爱方式,即显示五颜六色的迷你的小彩虹,而这些彩虹的闪光来自它们一个即多样又复杂的身体颜色、图案、和运动的 “零件组合”–统统安装在那小于五毫米的身体上。连最有蜘蛛恐惧症的观众都被其漂亮的彩虹闪光信号(Rainbow Iridescent Signal)所深深地吸引。

然而,这些被称为彩虹孔雀的蜘蛛(Maratus Robinsoni)不单单之好看,还启发了人类从它的“零件组合技术”里发现和创造光谱和颜色的新途径。

尤其令人印象深刻的是该彩虹孔雀蜘蛛,在展示了雄性孔雀蜘蛛在求偶时发出的强烈的彩虹闪光信号。这是第一个已知的例子,但是雄性孔雀蜘蛛是如何创造彩虹闪光信号的呢?最近在《自然传播》(Nature Communications)杂志上发表的一项新研究论文回答了这个问题。

新研究论文的主要作者,加大圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所(Scripps Institution of Oceanography)的华裔学者熊博士(Hsiung,Bor Kai)年前组建了一个包括生物学家、物理学家和工程师在内的国际研究小组,他们在两位教授:Todd Blackledge和Matthew Shawkey的指导下开始进行研究。团队包括来自阿克伦大学UA,斯克里普斯海洋学研究所,加州理工大学,林肯内布拉斯加大学,比利时根特大学,荷兰和澳大利亚的格罗宁根大学的学者,共同探讨和发现孔雀蜘蛛产生的这种独特的彩虹闪光。

研究小组使用技术分析了蜘蛛的光子结构,包括光学显微镜和电子显微镜,光谱成像,成像的散射和光学建模等生成的关于蜘蛛的规模产生如此强烈的彩虹假设。然后,团队使用尖端的纳米3D打印来制作不同的原型来测试和验证他们的假设。最后,他们发现了专门的腹部鳞片的蜘蛛有强烈的彩虹出现。这些尺度结合了机翼状的微观三维轮廓和表面上的纳米级衍射光栅结构。它是表面纳米衍射光栅与尺度的微观曲率之间的相互作用,使分离和分离光的波长比现在的工程技术更精细,距离更小。

“作为一名工程师,我发现这些蜘蛛的结构色彩迷人,是这些长期进化出的复杂结构仍然可以超越人类的工程。” 参与研究者之一的加州理工学院Radwanul Hasan Siddique博士认为。“即使使用高端的制造技术,我们也无法复制精确的结构。我想知道蜘蛛最初是如何组装这些奇特的结构样式的!”

研究发现,这些超级彩虹色蜘蛛的灵感可以用来克服目前光谱处理的局限性,并减少在小型封装中需要精细光谱分辨率的应用,特别是空间任务的仪器或可穿戴式化学检测系统。研究孔雀蜘蛛不只是知道其如何会产生彩虹,其发现的影响范围将涵盖从生命科学和生物技术在材料科学和工程技术领域。

(美国华文网 圣地亚哥华文网 华文风采编发 图UCSD US Chinese Press, San Diego Chinese Press)

发表评论