在五彩斑斕的地方能找到真正深不見底的黑色。之前已經介紹過兩個這樣的例子,分別是一些物種的極樂鳥與孔雀跳蛛。這些動物的雄性依靠鮮豔奪目的體色和十分有趣的舞蹈動作吸引雌性的注意力,而就在那些鮮豔色塊的旁邊,它們的身上還存在著比黑更黑的超黑區域。它們黑得深不見底,看起來仿佛黑到失去細節,對光線的反射率可以低至百分之零點幾甚至零點零幾,快要趕上人造超黑材料的吸光效果了。
動物表情包界的老朋友,黑到深不見底的雄性華美極樂鳥
而類似的這種天然超黑結構,其實在一些物種的蝴蝶當中也存在。比如說下面圖中的這四種,它們雄性的鮮豔斑點也是由周圍超黑的區域襯託著,這些區域的光線反射率最低時可以低至0.06%。
幾種翅膀很黑的蝴蝶,圖片來源:Richard Stickney, Museum of Life and Science
如何做到黑得深不見底?各種天然和人工的超黑材料都是要依賴一些可以把光線「困住」的微觀結構,光在裡面會經過很多次反射,並逐漸被吸收。之前有一項研究就分析了蝴蝶翅膀上的超黑結構具體是什麼樣的,下面是研究中的電鏡圖像:
圖片來源:Alex Davis, Duke University
這個展示的是翠葉紅頸鳳蝶Trogonoptera brookiana超黑部分的鱗片結構。和普通的蝴蝶鱗片相比,這部分鱗片表面有開口更小、更深的孔洞結構,就是它們負責「困住」光線。看報導和論文中說到,在製備電鏡樣品的時候要在樣品表面進行薄薄的鍍金處理,但超黑部分即使這樣處理過看起來依然很黑,就說明這些微觀結構吸光效果真的很好了。
研究者們會把自然界的超黑結構作為設計人工材料的靈感來源。蝴蝶的超黑鱗片效果並沒有比人工的碳納米管材料更好,但它們更耐用,而且還更輕薄。
至於超黑鱗片對蝴蝶的作用,應該與極樂鳥和跳蛛的情況類似,是和性選擇相關的。深邃的黑色能把雄性身上五彩斑斕的部分襯託得更醒目,這樣就好搞對象了。
題圖來源:http://learnaboutbutterflies.com
信源:https://www.nature.com/articles/s41467-020-15033-1
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/du-tmu031020.php
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