Разработан материал, который имитирует кожу кальмара
Удивительные способности кальмаров скрывались в структуре их кожи — теперь эту технологию повторили в лаборатории.
Ученые из Калифорнийского университета в Ирвайне вместе с коллегами из Морской биологической лаборатории в Вудс-Хоуле разгадали, как кальмары мгновенно меняют окраску — от прозрачной до ярких цветов. Оказалось, все дело в особых клетках-иридофорах, заполненных скрученными столбиками из белка рефлектина. Эти структуры работают как природные зеркала, отражая свет на разных длинах волн.
Результаты опубликованы в издании Science.
Исследователи не просто изучили этот механизм, но и создали на его основе материал, который может менять цвет в видимом и инфракрасном диапазоне. Технология пригодится для разработки адаптивного камуфляжа, «умных» тканей и даже новых типов дисплеев.
Кальмары делают это так изящно, что нам оставалось только подсмотреть и повторить, — говорит Алон Городецкий, один из авторов работы.
Как это устроено:
- Клетки-иридофоры содержат столбики из белка рефлектина.
- Эти столбики изгибаются, создавая градиент преломления света.
- В зависимости от угла и структуры кальмар отражает нужный цвет или остается прозрачным.
Ученые использовали метод голотомографии — трехмерной микроскопии, которая позволяет рассмотреть клетки без разрушения. Так они увидели, как именно белок формирует сложные структуры, управляющие светом.
Что получилось в итоге:
| Объект исследования | Результат |
|---|---|
| Клетки кальмара | Обнаружены извилистые столбики рефлектина |
| Биоматериал | Создан композит с настраиваемым отражением света |
| Применение | Камуфляж, сенсоры, динамические покрытия |
Мы только начали раскрывать потенциал таких материалов, — говорит Городецкий.
Практическая ценность работы огромна. Во-первых, это адаптивный камуфляж для военных и спецподразделений — представьте костюм, который подстраивается под окружающую среду не только в видимом спектре, но и в инфракрасном. Во-вторых, «умные» ткани для спорта и outdoor-индустрии — одежда, меняющая свойства в зависимости от освещения и температуры. В-третьих, новые типы дисплеев с регулируемой прозрачностью и энергоэффективностью. Наконец, это биомедицина — например, датчики, отслеживающие состояние организма через изменение цвета.
Исследование впечатляет, но есть нюанс: кальмары меняют цвет за доли секунды, а созданные материалы пока работают медленнее. Кроме того, белок рефлектин сложно производить в промышленных масштабах — возможно, придется искать синтетические аналоги.
Ранее ученые разработали камуфляжное покрытие на основе белка кальмара.
