韦罗尼克·科赫和罗宾·阿
杜克大学史密斯 一些蝴蝶翅膀上的黑色斑点比日常的黑色物体暗10到100倍
从左上方顺时针方向:彩虹鳟、七叶树、螺旋花、七叶树
荣誉:理查德·斯蒂克尼，生命与科学博物馆 在一张黑色的建筑纸的衬托下，雄性牛耳蝴蝶的翅膀看起来比黑色还要黑
杜克大学生物学家桑克·约翰逊实验室的研究生亚历克斯·戴维斯说:“有些动物把黑色带到了极致。”
他们研究的蝴蝶比木炭、新鲜沥青、黑天鹅绒和其他日常黑色物品暗10到100倍
小到0
06%照射到他们身上的光被反射回眼睛
这接近人类制造的最黑的黑色涂层，以帮助太阳能电池板从太阳吸收更多的能量，或者用望远镜来减少杂散光
然而，他们利用只有几微米深的翼形鳞片实现了这种光捕获效果，厚度仅是最黑的合成涂层的几分之一
在3月10日出版的《自然通讯》杂志上的一项研究中，杜克大学的研究人员报告说，来自全球不同地区的超黑蝴蝶似乎都在玩同一个把戏
他们说，让黑色变得又黑又轻的秘密不是黑色素过剩——黑色素是导致乌鸦羽毛或黑猫皮毛的色素
这是由蝴蝶翅膀鳞片的三维结构造成的视觉错觉
光进入它们的鳞片，但很少反弹回来
在这项研究中，戴维斯、约翰逊和杜克大学教授弗雷德·尼霍特利用高分辨率扫描电子显微镜和计算机模拟技术，研究了来自中美洲、南美洲和亚洲的10种超黑蝴蝶和4种普通黑色或深棕色蝴蝶翅膀的微观结构
蝴蝶的翅膀用肉眼看起来可能很光滑
近距离来看，这是一个不同的故事
放大数千倍后，蝴蝶翅膀被鳞片覆盖，鳞片表面有网状的脊和孔，将光线导入鳞片海绵状的内部
在那里，柱状的组织光束散射光线，直到被吸收
直到最近，对一些黑蝴蝶不可思议的光吸收特性的解释是，这是由于鳞片表面的小孔中有蜂窝状的图案
但是新的研究表明“那没关系，”约翰逊说
研究小组观察了来自四个亚科的蝴蝶——迄今为止被检测到的范围最广的超黑蝴蝶——发现其他超黑蝴蝶利用各种形状和大小的洞吸收相似数量的光，从蜂巢和矩形到人字形图案
事实证明，超黑鳞片和普通黑色鳞片的关键区别在于其他地方
当他们在电子显微镜下观察蝴蝶的翅膀时，他们发现超黑和普通的黑色鳞片表面和内部都有平行的脊
但是与“正常”的黑色鳞片相比，在超黑色鳞片中脊和柱更深更厚
当研究小组在计算机模拟中模仿不同的机翼比例时，缺少脊状表面或内部支柱的比例反射的光高达16倍
戴维斯说，这就像从超黑变成深棕色一样
放大一只蝴蝶的翅膀，你会看到层层精致的鳞片
这只拉贾·布鲁克的鸟翅蝴蝶的翅鳞，由于多孔的质地帮助它们捕捉光线，呈现出天鹅绒般的黑色外观
信用:1966年德克·尤曼和巴纳德·杜邦
这种三维结构非常善于吸收光线，即使涂上黄金，超黑色的鳞片看起来仍然是黑色的
“你几乎不能让它们发亮，”戴维斯说
类似的深黑色也出现在其他动物身上，比如孔雀蜘蛛和天堂鸟，它们的反射率低至0
可见光的05%
这些自然美中没有一种像有记录以来最黑的合成黑一样黑，吸收了超过99
99%的入射光使用10到50微米高的紧密堆积的碳纳米管“森林”
但是研究人员说，让蝴蝶感兴趣的是，它们使用只有几分之一厚的结构，可以与最好的捕光纳米技术相媲美
最终，这些发现可能有助于工程师设计更薄的超黑涂层，在不降低重量的情况下减少杂散光，应用范围从军事伪装——夜间看不见或雷达探测不到的隐形飞机——到对准微弱遥远恒星的太空望远镜
约翰逊说，为什么蝴蝶家族中会一再出现超黑色，目前还不清楚
放大20，000倍的蝴蝶翅膀海绵内部的扫描电子显微照片
学分:亚历克斯·戴维斯，杜克大学
许多雄性蝴蝶翅膀上的黑色比雌性蝴蝶翅膀上的黑色更暗，因此有一种理论认为这有助于它们向潜在配偶炫耀
黑色区域总是以白色、彩色或彩虹色的斑块为边界，所以这个想法是它们可以像深色相框一样工作，使较亮的斑点突出
约翰逊说:“艺术家们早就知道，同样的颜色在不同的背景下看起来会非常不同。”
戴维斯说，下一步是弄清楚蝴蝶进化出了多少次超黑翅膀，并确定这些物种是否有任何共同之处，这可能有助于解释什么有利于这种变化
“为什么这么黑？”戴维斯说
“我们认为这可能是某种给配偶或者可能是捕食者的信号
但是还有很多其他的可能性，我们希望能够澄清这一点
"
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