Forskare från Yale-NUS College och University of Fribourg i Schweiz har upptäckt en ny färggenereringsmekanism i naturen, som om den utnyttjas, har potential att skapa kosmetika och färger med renare och mer levande nyanser, skärmar som projicerar samma sanna bild när de ses från vilken vinkel som helst, och till och med minska signalförlusten i optiska fibrer.

Yale-NUS College biträdande professor i naturvetenskap (Life Science) Vinodkumar Saranathan ledde studien med Dr. Bodo D Wilts från Adolphe Merkle Institute vid University of Fribourg. Dr Saranathan undersökte de regnbågsfärgade mönstren i elytra (vinghöljen) på en nosvivel från Filippinerna, Pachyrrhynchus congestus pavonius, använder högenergiröntgenstrålar, medan Dr Wilts utförde detaljerad svepelektronmikroskopi och optisk modellering. De upptäckte att för att producera regnbågspaletten av färger, viveln använde en färggenererande mekanism som hittills bara finns i bläckfisk, bläckfisk, och bläckfiskar, som är kända för sitt färgskiftande kamouflage. Studien publicerades i den peer-reviewade tidskriften Små .

P.c. pavonius, eller "regnbågens" vivel, är utmärkande för sina regnbågsfärgade fläckar på bröstkorgen och elytra (se bifogad bild). Dessa fläckar består av nästan cirkulära skalor arrangerade i koncentriska ringar av olika nyanser, allt från blått i mitten till rött på utsidan, precis som en regnbåge. Medan många insekter har förmågan att producera en eller två färger, det är sällsynt att en enda insekt kan producera ett så stort spektrum av färger. Forskare är intresserade av att ta reda på mekanismen bakom den naturliga bildningen av dessa färggenererande strukturer, eftersom nuvarande teknologi inte kan syntetisera strukturer av denna storlek.

"Det yttersta syftet med forskning inom detta område är att ta reda på hur viveln själv monterar dessa strukturer, för med vår nuvarande teknik kan vi inte göra det, "Dr. Saranathan sa. "Förmågan att producera dessa strukturer, som kan ge en hög färgåtergivning oavsett vinkeln du ser det från, kommer att ha tillämpningar i alla branscher som sysslar med färgproduktion. Vi kan använda dessa strukturer i kosmetika och andra pigmenteringar för att säkerställa högtrogna nyanser, eller i digitala skärmar i din telefon eller surfplatta som gör att du kan se den från vilken vinkel som helst och se samma sanna bild utan någon färgförvrängning. Vi kan till och med använda dem för att göra reflekterande beklädnad för optiska fibrer för att minimera signalförlust under överföring."

Dr Saranathan och Dr Wilts undersökte dessa fjäll för att fastställa att fjällen var sammansatta av en tredimensionell kristallin struktur gjord av kitin (huvudingrediensen i insekts exoskelett). De upptäckte att de livliga regnbågens färger på denna vivels fjäll bestäms av två faktorer:storleken på kristallstrukturen som utgör varje skala, såväl som volymen kitin som används för att göra upp kristallstrukturen. Större fjäll har en större kristallin struktur och använder en större volym kitin för att reflektera rött ljus; mindre fjäll har en mindre kristallin struktur och använder en mindre volym kitin för att reflektera blått ljus. Enligt Dr Saranathan, som tidigare undersökte över 100 arter av insekter och spindlar och katalogiserade deras färggenereringsmekanismer, denna förmåga att samtidigt kontrollera både storlek och volymfaktorer för att finjustera färgen som produceras har aldrig tidigare visats hos insekter, och med tanke på dess komplexitet, är ganska anmärkningsvärt. "Det skiljer sig från den vanliga strategin som används av naturen att producera olika nyanser på samma djur, där kitinstrukturerna har fast storlek och volym, och olika färger genereras genom att orientera strukturen i olika vinklar, som reflekterar olika våglängder av ljus, " förklarade Dr Saranathan.