蝴蝶的起源是奇妙的。一只毛毛虫轻轻地依偎在它的茧中，变成了一个仙女般的生物，每只翅膀上都有精心布置的彩虹鳞片。科学家们一直在拼凑这种变态的魔力是如何发生的。他们刚刚开启了另一个步骤：规模形成。
麻省理工学院的一组科学家直接观察正在变形的毛毛虫的蛹-一只正在变成彩绘蝴蝶的蛹-麻省理工学院的一组科学家记录了昆虫在蜕变过程中的鳞片。令人惊叹的镜头和精选图像于周一发表在PNAS杂志上。
但蝴蝶翅膀不仅仅是美丽的。了解他们的原理图最终可以使窗户和热系统等建筑材料受益，甚至可以为纺织品带来空灵的品质。
“先前的研究在特定的发展阶段提供了令人信服的快照；不幸的是，它们没有揭示随着规模结构增长而发生的连续时间线和顺序，”麻省理工学院机械工程副教授、该论文的合著者马蒂亚斯·科勒(MathiasKolle)说。研究，在一份声明中说。“我们需要看到更多才能开始更好地理解它。”
首先，研究人员在毛毛虫开始蜕变时小心地将其切成纸一样薄的蛹。然后，他们剥下发育中的翅膀的单个角质层或覆盖物，并暴露下面的萌芽鳞片。大奖。
但是为了保证即将出生的小蝴蝶的安全，他们在切口上放置了一个透明的覆盖物。这样，毛毛虫就可以继续自然进化，而团队则可以保持绝佳的视野。
麻省理工学院机械系研究员AnthonyMcDougal表示：“这篇论文的重点是蝴蝶翅膀表面的东西……但在表面之下，我们也可以看到细胞像胡萝卜一样放下根部并向其他根部发送连接。”工程和该研究的主要作者，指出。“随着细胞的组织，表面下有交流，而在表面上，鳞片正在形成。”
“我们可以想象所有这些——这真的很美。”
为了隔离半透明的鳞片结构，该团队使用了一个“斑点区域”来突出每个通风的彩色薄片。它们没有使用通常很宽且可能通过紫外线辐射损坏鳞片的经典光束，而是在特定点发出微小的光斑。
麻省理工学院机械工程和生物工程教授彼得·苏说：“斑点场就像成千上万的萤火虫，它们产生了一个照明点场。”“使用这种方法，我们可以隔离来自不同层的光，并可以重建信息以有效地映射3D结构。”
结果？惊险。
虽然镜头中有一堆噪音，主要是在鳞片边缘的左上角，但很容易看到鳞片进化的步骤。几天之内，细胞开始排成一排，排列成木瓦状，其中一些被塞在其他细胞之下。
随着它们的不断生长，它们以一种意想不到的方式形成了它们特有的脊。这些鳞片并没有像研究人员猜测的那样逐渐皱成手风琴形状，而是突然产生了波纹。该小组希望在未来的项目中更深入地研究脊形成的确切机制。
“很多这些阶段以前都被理解和看到过，但现在我们可以将它们拼接在一起并持续观察正在发生的事情，这为我们提供了更多关于尺度如何形成的细节的信息，”麦克杜格尔说。
从童话到现实除了神秘的吸引力之外，蝴蝶翅膀也令人着迷，因为它们为许多人造物品提供了理想的蓝图。他们的体重秤尤其具有一些功利性特征。
一方面，该团队表示，这种复杂的结构有助于昆虫在炎热的时候降温，并在下雨天沿着它们的山脊排出水分。但也许最引人注目的是，这些鳞片利用一种称为结构着色的概念，在没有任何色素的情况下发出颜色。
与吸收或反射特定波长的电磁辐射并发出相应颜色的标准颜料或染料相比，结构着色不依赖于化学成分。相反，物理结构是关键。
在蝴蝶翅膀上，每个鳞片的位置都使光线独特地散射；我们的眼睛会吸收与这种散射相关的特定颜色。这就是为什么一些闪亮的昆虫在不同的角度看起来会改变颜色。
结构色已经启发了一些不同的产品，例如研究人员发明的这种可持续闪光，希望减少微塑料的使用。“例如，这种策略可用于为汽车和建筑物赋予颜色和自清洁性能，”麦克杜格尔说。“现在我们可以从蝴蝶对这些复杂的微纳米结构材料的结构控制中学习。”
事实证明，蝴蝶的翅膀不仅仅是精美的。它们是由鳞片偶然建造的，这些鳞片可能是我们所拥有的最接近仙尘的东西。
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