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納米3D列印助力研究孔雀蜘蛛的七彩“外套”

近年來, 3D列印技術對一些自然研究幫助很大。 因為3D掃描和3D列印的精度較高, 使科學家能夠更近距離地研究動植物結構。 最近, 一組研究人員通過納米3D列印技術對澳大利亞的彩虹孔雀蜘蛛表現色彩的方式進行了研究, 其發現可以用於各種工程應用。

澳大利亞的孔雀蜘蛛八成能是蜘蛛綱家族裡面最奪目的成員了, 一身七彩衣, 色澤豔麗, 五顏六色的, 可好看了。 特別是雄性彩虹孔雀蜘蛛, 它們美麗的“外套”可不是簡單的裝飾, 而是吸引伴侶的“衝鋒衣”。 別看這個蜘蛛只有五毫米, 可它的色彩卻比孔雀要豔麗得多, 因為它可以呈現出彩虹七種不同的色彩。

該項目由加利福尼亞聖地牙哥大學Scripps海洋學研究所博士後Bor-Kai Hsiung領導, 是一個跨學科研究項目。 此外, 他們還對非彩虹色的藍色狼蛛進行了研究, 用作對比。

通過光學和電子顯微鏡、高光譜成像、成像散射測量和光學建模,

他們對蜘蛛虹彩的成因提出假設, 然後用3D列印對這些假設進行驗證。

研究人員借助納米3D列印技術構建出蜘蛛的原型並對其進行實驗, 證明彩虹的顏色是由特定的腹部鱗片產生。 這些鱗片把表面的納米級衍射光柵結構和翼型微觀三維輪廓相結合, 並在一定的相互作用下造成光分離, 產生對比鮮明的彩虹色。

相關人員表示:“我發現, 這些蜘蛛長期進化的複雜結構甚至超越了人類工程學, 因為即使採用先進的製造技術, 我們也無法精確地複製其結構, 所以到現在我們也搞不懂這些蜘蛛是怎麼把這些結構構建出來的。 ”

這一發現對於像色彩和光這樣的其他領域, 也帶來了新的突破。 目前, 它可以減小光譜儀的尺寸, 對一些諸如執行空間任務的儀器或可穿戴式的工業化學探測系統來說, 是很有幫助的。

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