Blæksprutteskind kunne være løsningen til at camouflere materiale

Blæksprutter - som omfatter blæksprutter, blæksprutte, og blæksprutte - er mestre i forklædning. De kan camouflere for præcist at matche deres omgivelser på få sekunder, og ingen videnskabsmand har helt været i stand til at gentage skuespillet. Men ny forskning af Leila Deravi, assisterende professor i kemi og kemisk biologi ved Northeastern, bringer os et skridt nærmere.

Kromatofore organer, som vises som hundredvis af flerfarvede fregner på overfladen af ​​en blækspruttes krop, bidrage til hurtige ændringer i hudfarve. I et papir udgivet i sidste uge i Avancerede optiske materialer , Deravis gruppe beskriver deres arbejde med at isolere pigmentgranulatet i disse organer for bedre at forstå deres rolle i farveændringer. Forskerne opdagede, at disse granula har bemærkelsesværdige optiske egenskaber og brugte dem til at lave tynde film og fibre, der kunne inkorporeres i tekstiler, fleksible skærme, og fremtidige farveskiftende enheder. Deravis laboratorium samarbejdede med U.S. Army Natick Soldier Research, Udvikling, og Engineering Center for undersøgelsen.

Kromatoforer kommer i røde nuancer, gul, Brun, og orange. De ligner fregnerne på menneskelig hud, der opstår over tid. Men hos blæksprutter, disse fregner åbner og lukker inden for en brøkdel af et sekund for at give anledning til en kontinuerligt omkonfigurerende hudfarve. Under kromatoforerne er et lag af iridophorer, der fungerer som et spejl. Sammen, disse organer reflekterer alle farver af synligt lys.

Ved at fjerne individuelle pigmentpartikler fra blæksprutten, Deravi var i stand til at udforske bredden af ​​deres muligheder som statiske materialer. En partikel er kun 500 nanometer stor, som er 150 gange mindre end diameteren af ​​et menneskehår. Deravis team lagde og omorganiserede partiklerne og fandt ud af, at de kunne producere en ekspansiv farvepallet.

"Vi viser, at disse pigmenter er et kraftfuldt værktøj, der kan producere ultratynde film, der er virkelig rige på farver, " sagde Deravi.

Hendes team opdagede også, at pigmenterne kan sprede både synligt og infrarødt lys. Dette forbedrer lysstyrken og lysabsorptionen og påvirker, hvordan en endelig farve opfattes. Og da Deravi konstruerede et system, der inkluderede et spejl - der efterligne layoutet af organer, som blæksprutter har naturligt - var hun i stand til yderligere at forbedre den opfattede farve ved at sprede lys gennem og fra granulatet. Denne proces kan potentielt gentages på funktionelle materialer som solceller for at øge absorptionen af ​​sollys, sagde Deravi.

"Fra et videnskabeligt og teknisk ingeniørmæssigt perspektiv, Det er meget vigtigt at forstå, hvordan lysspredning påvirker farve, og dette er en spændende ny udvikling inden for optik i biologi, " sagde Richard Osgood, en samarbejdspartner fra U.S. Army Natick Soldier Research, Udvikling, og Engineering Center. "Dette er en usædvanlig udnyttelse af optik og fysik viden i spredning for at forstå biologiske systemer."

Forskerne lavede spoler af fibre af blæksprutternes pigmentpartikler og udforsker nu anvendelser af materialet. Fibrene er så visuelt interessante, at det ikke er svært at forestille sig at væve dem ind i stof til tøj eller andre kunstformer. Men den måske mest spændende mulige applikation er bærbar, fleksible skærme og tekstiler, der er i stand til adaptiv farve. Osgood sagde, at forskningen kunne give hæren mulighed for at skabe nye kapaciteter for soldater.

"I mere end et årti, videnskabsmænd og ingeniører har forsøgt at replikere denne proces og bygge disse enheder, der kan matche farver, farveændring, og camouflerer ligesom blæksprutter, men mange af dem kommer ikke i nærheden af ​​den hastighed eller det dynamiske farveområde, som dyrene kan vise, Deravi sagde. "Blæksprutter har udviklet sig til at inkorporere disse specifikke pigmentgranulat af en grund, og vi begynder at finde ud af, hvad den grund er."