Нанотехнологии в природе: наноструктурированные бабочки Амазонской сельвы.

      Главную достопримечательность бассейна Амазонки составляют обширные влажные тропические леса, которые покрывают площадь примерно в 6 миллионов квадратных километров. Влажный лес, лежащий на территории бассейна Амазонки, Амазонская сельва, часто называют живым мировым генофондом — так велико разнообразие обитающих там растений, животных и птиц. Ученым удалось подсчитать, что на 10 км2 площади Амазонской сельвы живут до 1500 травянистых растений, 750 видов деревьев, 125 видов млекопитающих, 400 видов птиц и великое множество самых разных насекомых, рептилий, амфибий и беспозвоночных. Некоторые из них даже в настоящее время еще мало изучены и не описаны в научной литературе.

бабочки1.png    бабочки2.png
  
      Бабочки Амазонской сельвы знамениты своей необычной яркой окраской. Но среди огромного разнообразия этих насекомых, ярко-голубые бабочки семейства Морфо (Morpho) занимают особое положение. Дело в том что крылья этих бабочек не содержат никакого окрашивающего вещества (пигмента) и яркая окраска является результатом необычной наноструктуры каркаса их крыльев. В результате крылья бабочки как бы фильтруют падающий на них свет, пропуская основную часть его спектра и отражая только свет определенной длины волны. Поэтому мы видим определенный яркий цвет. Например, крылья мужских особей бабочки Morpho Rhetenor имеют ярко голубую окраску, хотя материал крыльев, хитин, окрашен в коричневатый цвет, что хорошо видно на фотографии.
 
бабочки6.png бабочки3.png бабочки4.png
    
       Нижняя часть крыльев, на которую не падает свет, имеет совершенно другую окраску по сравнению с верхней частью. Размеры элементов наноструктуры на поверхности крыльев бабочки примерно равны определенной длине волны видимой части света. Многократное повторение этих структурных элементов создает условия для оптической интерференции, причем для определенной длины волны (примерно 450 нм в случае Morpho Rhetenor) зта интерференция является конструктивной, т.е. свет этой длины волны отражается, тогда как по отношению к свету всех других длин волн эта интерференция является деструктивной (свет проходит сквозь крылья).   
       Исследованию этих необычных оптических свойств крыльев бабочек Morpho посвящено огромное количество работ ученых, из крупнейших научных центров в различных странах мира. Одним из результатов этих исследований явилось изобретение защитной маркировки кредитных карт (в форме летящей птицы), которая меняет свой цвет при изменении угла падающего на нее света.
 бабочки5.png
     
Для того чтобы убедиться насколько сложна наноструктура крыльев бабочек Morpho, посмотрите короткий видеофильм, снятый учеными Национальной Лаборатории имени Лоуренса в Беркли, США (Lawrence Berkeley National Laboratory) с последовательным использованием дигитальной видеокамеры, оптического и электронного микроскопов. При просмотре обратите внимание на сравнительную шкалу, которая меняется в миллионы раз, от десятых миллиметра до нескольких нанометров. Для просмотра просто кликните мышкой на файл с видеофильмом.


Профессор Дмитрий Муравьев,
Автономный Университет Барселоны.