Физики раскрыли "блестящий" секрет жуков скарабеев
Изысканные жуки, которые имеют блестящий золотой цвет, высоко ценятся коллекционерами. Речь идёт о насекомых из рода Chrysina – это пластинчатоусые жуки из семейства скарабеоидных. Биологи давно изучают этих необчных насекомых, однако до сих пор не было известно, как именно они приобрели радужно-золотистый оттенок.
Ответить на этот вопрос смогли в ходе нового исследования учёные из университета Эксетера. Правда, на этот раз за дело взялись физики — специалисты по свету и цвету. Во время экспериментов им удалось установить происхождение яркого металлического золотистого блеска жуков. Оказалось, последние приобрели характерную окраску благодаря наличию особых наноструктур в надкрыльях, которые могут отражать свет, "закрученный" в любую сторону.
"Блестящий золотой цвет и необычная поляризация света, отражённого от панциря, делает золотых скарабеев действительно уникальными существами по сравнению с тысячами других красивых насекомых и животных планеты. Эти жуки могут послужить примером для разработки новых оптических систем, о которых мы раньше не могли подумать", — рассказывает глава исследовательской группы Пит Вукусич (Pete Vukusic).
Изучая вместе с коллегами структуру крыльев жуков Chrysina resplendens (южноамериканских скарабеев, чьи крылья и панцирь окрашены в ярко-золотой цвет), он открыл уникальный природный метаматериал. Напомним, что это категория материалов, чьи свойства определяет не столько состав, сколько особая периодическая структура.
Более ста лет назад американский физик Альберт Михельсон заметил, что панцирь этих насекомых, питающихся листвой и древесиной высокогорных деревьев, крайне необычно взаимодействует со светом. Он обнаружил, что луч света всегда закручивается в левостороннюю спираль при отражении от тела жука, но не смог найти этому объяснения.
Современные физики выяснили причину: оказывается панцирь жука по сути является сверхсложным метаматериалом, состоящим из огромного числа хитиновых наночастиц толщиной в микрометр, уложенных в своеобразные "штабеля" и повёрнутых в разные стороны.
Благодаря этому поверхность крыла превращается в идеальное зеркало, способное отражать не только обычный солнечный свет, но и любую форму поляризованного света, в том числе и излучение, закрученное в спираль. Но самое любопытное, что в последнем случае свет остается "закрученным" в ту же самую сторону: то есть, например, если луч был уже закручен направо, то он остается таким после отражения.
Последнее свойство делает скарабеев крайне интересными с практической точки зрения, в частности, для развития биоиндустриальных оптических технологий.
Примечательно, что родственники золотистых скарабеев — например, жемчужно-зелёные или синие — не обладают подобными свойствами, хотя их окраска выглядит не менее "харизматично", добавляют учёные. По словам Мартина Стивенса (Martin Stevens), эксперта в области зрения животных, изменения цвета и маскировки, не совсем понятно, почему именно эти жуки имеют яркий золотой оттенок. Возможно, это каким-то образом помогает в маскировке при определённом освщении, или же скарабеи "отсвечивают" и таким образом ослепляют потенциально врага.
"Также остаётся неясным, как другие жуки видят золотой цвет и отражённый свет. Многие млеокпитающие не смогут отличить золотой цвет от красного, зелёного или жёлтого, но зато хищная птица, вероятно, прекрасно различает эти цвета", — добавляет Стивенс.
На все эти вопросы учёным ещё предстит ответить, а о текущем исследовании подробнее можно прочитать в статье, опубликованной в журнале Royal Society Interface.
Напомним, что ранее физики представили метаметариал, который формирует и фокусирует звук.
