在阳光难以照射到的海洋深处,史密森学会的科学家和一个合作小组发现了一种已知的最黑的物质:某些鱼的皮肤。这些超黑的鱼吸收光线非常有效,即使在明亮的光线下,它们看起来也只是轮廓,没有明显的特征。在黑暗的海洋中,即使被生物荧光包围,它们也会消失。
在7月16日出版的《当代生物学》杂志上,一个科学家团队由史密森尼国家自然历史博物馆的研究动物学家凯伦·奥斯本和杜克大学的生物学家snoke约翰森报告有一个独特的安排pigment-packed颗粒使一些鱼吸收几乎所有的光线击中他们的皮肤,所以只有0.05%的光被反射回来。奥斯本说,模仿这种策略可以帮助工程师开发更便宜、更柔韧、更耐用的超黑材料,用于光学技术,如望远镜、照相机和伪装。
奥斯本第一次对鱼皮产生兴趣是在她和她的同事用拖网在深海取样时,试图拍摄一些引人注目的黑色鱼。她说,尽管有先进的设备,她还是无法从图像中捕捉到任何细节。“不管你怎么设置摄像机或灯光——它们都吸收了所有的光线。”
实验室里的仔细测量证实了摄像机无法捕捉到它们特征的原因:深海中发现的许多黑鱼吸收了超过99.5%照射到它们表面的光。这意味着它们是超黑的——比黑纸黑,比电子胶带黑,比新轮胎黑。在深海中,一个光子就足以吸引注意力,这种强烈的黑暗可以提高鱼的生存几率。
因为阳光照射不到海洋表面下几百米的深处,所以大多数深海生物自己发光,杏耀注册这被称为生物发光。生物发光是用来吸引配偶,分散捕食者和引诱猎物。它们还能暴露附近的动物——阻止捕食者的潜行接近,或向潜在猎物发出信号——除非这些动物有正确的伪装。奥斯本说:“如果你想融入你周围无限黑暗的环境,吸收每一个击中你的光子是一个很好的方法。”
超黑鱼几乎完全吸收光线依赖于黑色素,这种色素为人类皮肤着色并保护皮肤免受阳光照射。奥斯本和她的同事发现,这种色素不仅在超黑鱼的皮肤中大量存在,而且以一种独特的方式分布。被称为黑素体的充满色素的细胞间隔紧密地聚集在色素细胞中,这些色素细胞连续地排列在超黑鱼的皮肤表面附近。黑素体的大小、形状和排列使它们将不能立即吸收的光线导向细胞内邻近的黑素体,然后这些黑素体吸收剩余的光线。
奥斯本说:“实际上,他们所做的就是制造出一种超高效、超薄的光阱。”“光不会反弹;光不能通过。它只是进入了这一层,就消失了。”
能舒展开“这些包裹着颜色结构打包到皮肤细胞就像一个小口香糖机,所有的口香糖是合适的大小和形状内捕获光机,”亚历山大·戴维斯说,他是这项研究的合作者之一,在杜克大学生物学博士生。
鱼类并不是已知的唯一一种能捕捉到足够光线从而产生超黑表面的动物。在一些鸟类和蝴蝶身上发现了超黑的羽毛和鳞片,它们与色彩明亮的区域形成对比,使颜色显得更加鲜艳。这些动物通过将一层黑色素与微小的管或盒子之类的捕光结构结合在一起来产生这种效果。奥斯本说,在资源有限的深海中,杏耀开户超黑鱼似乎进化出了一种更高效的系统。“这是我们所知道的唯一一种利用色素本身来控制任何最初未被吸收的光的系统。”这种基于黑素的超黑似乎是深海中的一种常见策略:奥斯本和她的团队在16种远亲鱼类身上发现了同样独特的色素模式。
奥斯本说,采用这种高效的设计策略可以改善超黑材料的制造, 杏耀客服怎么联系,目前这种材料的结构更像是在超黑的鸟和蝴蝶身上发现的。这种材料为敏感光学设备所追求,目前生产起来极其精细,成本也很高。她说:“如果你把吸收色素的大小和形状做得合适,而不是建造某种能吸收光线的结构,你就可以实现同样的吸收,而且成本可能会低得多,(使材料)不那么脆弱。”
奥斯本说,采用这种高效的设计策略可以改善超黑材料的制造, 杏耀客服怎么联系,目前这种材料的结构更像是在超黑的鸟和蝴蝶身上发现的。这种材料为敏感光学设备所追求,目前生产起来极其精细,成本也很高。她说:“如果你把吸收色素的大小和形状做得合适,而不是建造某种能吸收光线的结构,你就可以实现同样的吸收,而且成本可能会低得多,(使材料)不那么脆弱。”