Impressionistiset merietanat

Vapaakiduskotiloita kutsutaan usein meren perhosiksi. Ne elävät maailmanlaajuisesti, pääasiassa lämpimillä, matalilla merialueilla, ja ne erottuvat joukosta räikeiden väriensä ja monipuolisten muotojensa ansiosta.

Potsdamissa sijaitsevan Max Planck -kolloidi- ja rajapintainstituutin sekä Cambridgen yliopiston tutkimusryhmä on nyt selvittänyt, miten ne luovat värikkäät kuvionsa.

Heidän havaintojensa mukaan värin tuottavat nanorakenteet, joista jokainen luo tietyn värivaikutelman. "Yllätyimme huomatessamme, että nämä etanat käyttävät rakennevärejä", sanoo Samuel Humphrey. "Biologit olivat aiemmin olettaneet, että värit syntyvät pigmenteistä." Pigmentit ovat kemiallisia yhdisteitä, ja erivärisillä pigmenteillä on erilaiset kemialliset koostumukset.

Rakenneväreissä väri ei sitä vastoin ole materiaalin kemiallinen ominaisuus, vaan se riippuu materiaalia muodostavien nanorakenteiden pituusskaalasta. Tällaiset nanorakenteet, joita kutsutaan myös fotonikiteiksi, vastaavat kameleonttien sekä monien lintujen ja perhosten värityksestä.

Tällaisissa rakenteissa väri syntyy eri taitekertoimien omaavien materiaalien säännöllisestä järjestäytymisestä. Vapaakiduskotiloiden, kuten kameleonttienkin, tapauksessa yksi komponenteista on DNA:n rakenneosa guaniini.

Guaniinimolekyylit voivat muodostaa nanokiteitä, ja tällaisten nanokiteiden organisaatio määrää, mitä väriä kide heijastaa. "Tämän elegantin värinmuodostusmekanismin avulla nämä kauniit eläimet pystyvät tuottamaan hämmästyttävän värivalikoiman yhdestä materiaalista", Humphrey sanoo.

Myös vapaakiduskotiloiden värit on tähän asti liitetty pigmentteihin, koska niiden kuviot näyttävät mattapintaisilta. Sitä vastoin fotonisten kiteiden rakennevärit ovat yleensä hohtavia. Vapaakiduskotiloiden tapauksessa näin ei ole, koska niiden värejä tuottavat rakenteet toimivat yksittäisinä mikroskooppisten pikseleinä. Toisin sanoen värien käyttö muistuttaa impressionististen maalarien tapaa, jotka sijoittivat maalauksiinsa vierekkäin erivärisiä pisteitä.

Samuel Humphrey ja hänen kollegansa havaitsivat tämän tutkimalla kuutta vapaakiduskotiloiden lajia optisen ja elektronimikroskopian yhdistelmällä. Niiden mikroskooppisissa väriläiskissä guaniinikiteet ovat jokaisessa tapauksessa suuntautuneet eri tavoin. "Ne siis heijastavat samanväristä valoa hyvin eri suuntiin, joten värit eivät hohda kuten perhosten värit, vaan näyttävät mattapintaisilta", Samuel Humphrey sanoo.

Pikselimäinen värien käyttö mahdollistaa myös vapaakiduskotiloiden tuottaa erilaisia värejä kahdella eri tavalla. Toisaalta ne voivat vaihdella yksittäisten kiteiden ominaisuuksia; toisaalta, aivan kuten impressionistisessa maalauksessa tai televisiossa, ne voivat sekoittaa erivärisiä pisteitä tai pikseleitä luodakseen esimerkiksi violetin punaisesta ja sinisestä.

”Uusia materiaaleja ja tekniikoita kehitettäessä ammennamme usein inspiraatiota luonnosta”, sanoo Silvia Vignolini. ”Voisi olla mahdollista kehittää kestäviä värejä samojen periaatteiden mukaisesti, joita vapaakiduskotilot käyttävät.”

Aiheesta aiemmin:

Kameleonttimainen nanomateriaali