Многие яркие цвета, которые мы наблюдаем в окружающем мире – это не результат работы пигментов, а удивительные оптические свойства природных наноструктур.

Природа – это богатейший источник идей для ученых, стоит лишь «под правильным углом» взглянуть на нее. Переходя к исследованию мира на наноуровне, ученые постигают многочисленные неизведанные до сих пор принципы организации органических и неорганических веществ, их фундаментальные свойства и необычные возможности.

В наших предыдущих публикациях мы уже рассказывали о беспрецедентно прочных продуктах биоминерализации на основе наноструктур, которые используют обитатели моря: моллюски и морские ежи; описывали особенности наноструктурированного покрытия крыльев бабочек, которые послужили основой для создания нового класса многоцветных фотонных кристаллов в технологии отражающих дисплеев.

И вот еще одно открытие сделано американскими учеными: оказывается, ярко-синяя окраска птиц обусловлена не пигментами, а особенным строением их перьев.

Пигменты, как принято считать, придают окраску биологическим субстанциям и тканям: и нашей коже, и листьям деревьев. Однако особенности окраски оперения многих птиц, например, североамериканской голубой сойки (Blue Jay) и Myophonus caeruleus (Bluebird) объясняются оптическими свойствами губчатых, содержащих мельчайшие воздушные пузырьки, наноструктур.

С помощью электронного микроскопа можно рассмотреть губчатую структуру ярко-синего оперения птиц.

Междисциплинарная группа ученых из Йельского Университета (Yale University, США), в составе которой работают инженеры, физики и эволюционные биологи, провели сравнение найденных наноструктур с материалами, образованными в результате разделения фаз, когда смесь веществ с различными свойствами существует в виде отдельных компонентов подобно газированным напиткам. Такие субстанции могут приобретать окраску благодаря самоорганизации мельчайших частиц в них. В живых клетках перьев птиц, как показали исследования, пузырьки, заполненные водой, распределены в насыщенной белками среде, а затем вода в них постепенно заменяется воздухом, формируя необычную губчатую структуру. Перья приобретают окраску благодаря вполне определенным размерам и форме этих наноструктур.

Биологи отмечают, что в природе ярко-синяя окраска самцов птиц говорит о здоровье организма, поскольку она обусловлена четким выполнением сложных биохимических процессов.

Новое открытие ученых сразу же стало предметом обсуждения технологического применения оптических эффектов, основанных на разделении фаз: используя этот принцип, ученые намерены экспериментально разработать новый класс оптических материалов.

Мария Костюкова