Морские слизни оказались живыми «экранами» с пиксельной расцветкой

Ученые Института коллоидов и интерфейсов им. Макс Планк из Потсдама и Кембриджского университета обнаружили, как голожаберные моллюски (морские слизни) создают свои красочные узоры.

Цвет без пигмента

Раньше считалось, что насыщенные цвета морских слизней обусловлены пигментами. Новое исследование показывает, что все по-другому: цвета формируются наноструктурами, известными как фотонные кристаллы, состоящие из гуанина, строительного блока ДНК.

«Мы были удивлены, обнаружив, что морские слизни используют структурные цвета», — говорит Сэмюэл Хамфри из MPI.

Пигменты создаются химическим путем и зависят от состава вещества, а структурный цвет возникает в результате расположения нанокристаллов и их размера.

Пиксельная логика природы

Цвета слизней организованы подобно пикселям на экране или мазкам кисти импрессионистов. Каждый «пиксель» состоит из нанокристаллов, которые отражают свет в определенном направлении. Благодаря этому даже матовые оттенки воспринимаются насыщенно, без мерцания, свойственного обычным фотонным кристаллам.

«Кристаллы гуанина в отдельных пятнах ориентированы по-разному, поэтому цвета отражаются во всех направлениях, создавая матовый эффект», — объясняет Хамфри.

Кроме того, слизни могут комбинировать цвета двумя способами. Первый заключается в изменении свойств отдельных кристаллов. Второй — смешать «пиксели» разных оттенков, например красного и синего, чтобы получить фиолетовый. Такой подход позволяет создавать широкую гамму оттенков, используя один и тот же материал.

«Эти механизмы вдохновляют нас на разработку новых экологически чистых красок», — добавляет Сильвия Виньолини из MPI.

Разнообразие и смысл

Голожаберников, в том числе Hypselodoris Bullockii из центральной и западной части Тихого океана, часто называют морскими бабочками за их яркие цвета и формы. Они обитают в теплых мелководных районах и отличаются необычными узорами, которые теперь можно объяснить их наноструктурной организацией. Исследование шести видов слизней показало, что принцип «пиксельной окраски» универсален и помогает создавать сложные визуальные эффекты.

Уроки природы для технологий

Открытие морских слизней демонстрирует, как природа использует простые материалы для создания сложных визуальных эффектов. Фотонные кристаллы на основе гуанина позволяют животным контролировать цвет с высокой точностью. Этот принцип можно использовать для создания новых материалов, где цвет формируется не химией, а структурой, что открывает путь к экологически чистым и долговечным краскам.

"Мы часто черпаем идеи у природы. Возможно, это поможет сделать цвета будущего экологически чистыми", - заключает Виньолини.

Таким образом, морские слизни — это не просто красивые океанские создания, но и живые «экраны», использующие нанопиксели для создания матовых, насыщенных цветов, открывающие новые горизонты в понимании визуальных явлений и их применения в технологиях.