そのトレードマークは、どの角度から見ても明るい青に輝きます。研究者らは現在、青斑光線の驚くべき色の輝きの根底にあるものを発見しています。洗練されたナノ構造とドットのスキン領域のコントラスト要素により、強烈なカラー効果が保証されます。この概念は、新しい構造色の開発に適している可能性があると研究者らは述べている。
色は、惹きつけたり、警告したり、カモフラージュしたりすることを目的としています。多くの動物にとって、色は生存や視覚的なコミュニケーションを助ける重要な機能を果たします。多くの場合、それらは色素、つまり皮膚や他の体の構造に蓄えられているメラニンなどの染料に基づいています。しかし、自然界には別の着色システムもあります。それは、小さな構造要素を介した光の洗練された影響に基づいています。これらは、翼、羽、皮膚からどの波長が放射されるかを決定します。これにより、特に見事な色彩効果を生み出すことができます。さらに、動物は構造概念のおかげで「安価に」自分自身に色を付けることができます。顔料の製造はエネルギー的に複雑な場合があります。これは特に青色の染料に当てはまります。
ブルーマダラエイを疑問に思って見つめる
「自然界で青い模様を見たら、それが顔料ではなくナノ構造によって作られているとほぼ確信できます」と香港城市大学の主任著者メイソン・ディーン氏は言う。彼と彼の同僚は、自然界における構造色の生成の概念に興味を持っています。なぜなら、それらは生物学的重要性に加えて、新しい発色システムの開発のモデルとしても役立つ可能性があるからです。国際研究チームは現在、その素晴らしさで多くのシュノーケラーをサンゴ礁で感動させてきた動物、アオマダラエイ（Taeniura lymma）に焦点を当てた。
「私たちがこの海洋動物に特に興味を持っているのは、他のほとんどの構造色とは異なり、その青色はさまざまな角度から見ても変わらないからです」と共著者である香港城市大学のヴィクトリア・カムスカ氏は言う。青い点の色の効果が何に基づいているのかを明らかにするために、研究チームはマイクロコンピュータ断層撮影法、走査型電子顕微鏡法、透過型電子顕微鏡法を用いて、関連する皮膚領域の微細構造を分析した。 「動物の構造色を理解することは、光物理学だけでなく、含まれる材料やそれらが組織内でどのように構成されているかについても理解する必要があります」とディーン氏は言います。
ナノクリスタル入りビーズ
研究により、色の効果は、特別な構造要素が形成される皮膚の青い領域の特別な細胞から来ていることが明らかになりました。これらは小さな球であり、その中にはグアニンという物質のナノメートルサイズの結晶が含まれています。 「ナノ構造のサイズと間隔は特別に調整されているため、ナノ構造は主に青色の波長を反射します」と香港城市大学の筆頭著者ヴェンカタ・スラパネニ氏は説明する。また、見る角度によって色が変わらない理由も明らかになりました。光散乱結晶をもつビーズが均一に並んでいるのではなく、組織内で無秩序に存在するため、色の効果が全体に伝わります。方向。
研究チームが発見したように、構造色に加えて、別の成分が色の輝きに役割を果たしており、それは色素に関係しています。「すべての異色を除去するために、色を生成する細胞の下にある厚いメラニン層が他の色をすべて吸収します。」これにより、「強くて明るい青色の効果が得られます」とディーン氏は言います。 「最終的に、2 つの細胞タイプは理想的なチームを形成します。構造色細胞は青色に集中し、一方、メラニン色素生成細胞は他の波長を抑制します」と科学者は言います。
応用の可能性
しかし、光線にとって青い点は実際にはどのような目的を持っているのでしょうか?最初は特に目立つように見えますが、研究者らはそれらがカモフラージュの役割を果たしていると考えています。「青は他の色よりも水中に深く浸透し、動物が周囲の環境に溶け込むのに役立ちます。皮膚の斑点は観察角度が変わっても変化しないため、動物が翼構造をうねらせて泳いでいるときに特に有益な視覚効果をもたらす可能性があります」とディーン氏は説明します。
研究チームは現在、青い点の色の秘密についての洞察に応用の可能性があると考えています。 「私たちは現在、他の研究者と協力して、エイの皮膚にインスピレーションを得た柔軟な生体模倣構造色のシステムを開発しています」とディーン氏は言います。具体的には、そのような概念は、たとえばテキスタイルやフレキシブルディスプレイに使用できる可能性があります。海洋生物にはより洗練された色彩システムが確かにたくさんあるため、研究チームは現在研究を拡大しています。ヨシキリザメ (Prionace glauca) が見えてきました。 「予備的な結果から、この魚の青色の発色のメカニズムはエイのメカニズムとは異なるようです」とカムスカ氏は言う。
出典: Society for Experimental Biology、専門記事: Advanced Optical Materials、doi: 10.1002/adom.202301909
