Ong có thể nhìn thấy một quầng sáng màu xanh xung quanh khu vực màu tím. Edwige Moyroud

Hoa có một tín hiệu bí mật được thiết kế đặc biệt cho ong để họ biết nơi thu thập mật hoa. Và nghiên cứu mới vừa cho chúng ta cái nhìn sâu sắc hơn về cách tín hiệu này hoạt động. Các hoa văn nano trên cánh hoa phản chiếu ánh sáng theo cách có hiệu quả tạo ra quầng sáng màu xanh da trời xung quanh bông hoa giúp thu hút những con ong và khuyến khích sự thụ phấn.

Hiện tượng hấp dẫn này không nên gây ngạc nhiên cho các nhà khoa học. Các nhà máy thực sự chứa đầy loại công nghệ nano này, cho phép chúng làm tất cả mọi thứ tuyệt vời, từ tự làm sạch đến tạo ra năng lượng. Và, hơn thế nữa, bằng cách nghiên cứu các hệ thống này, chúng tôi có thể có thể đưa chúng vào sử dụng trong các công nghệ của chúng tôi.

Hầu hết các bông hoa xuất hiện nhiều màu sắc vì chúng chứa các sắc tố hấp thụ ánh sáng chỉ phản xạ các bước sóng ánh sáng nhất định. Nhưng một số loài hoa cũng sử dụng ánh kim, một loại màu khác được tạo ra khi ánh sáng phản chiếu từ các cấu trúc hoặc bề mặt cách nhau bằng kính hiển vi.

Màu sắc cầu vồng thay đổi mà bạn có thể thấy trên CD là một ví dụ về ánh kim. Nó gây ra bởi tương tác giữa các sóng ánh sáng bật ra khỏi các vết lõm siêu nhỏ cách đều nhau trên bề mặt của nó, điều đó có nghĩa là một số màu trở nên mãnh liệt hơn với chi phí khác. Khi góc nhìn của bạn thay đổi, các màu được khuếch đại sẽ thay đổi để tạo ra hiệu ứng màu sắc lung linh, biến đổi mà bạn nhìn thấy.

Nhiều bông hoa sử dụng các rãnh cách nhau từ một đến hai phần nghìn milimét trong lớp phủ sáp trên bề mặt của chúng để tạo ra ánh kim theo cách tương tự. Nhưng các nhà nghiên cứu điều tra cách một số loài hoa sử dụng ánh kim để thu hút ong thụ phấn nhận thấy một cái gì đó kỳ lạ. Khoảng cách và căn chỉnh của các rãnh không hoàn hảo như mong đợi. Và chúng không hoàn hảo theo những cách rất giống nhau trong tất cả các loại hoa mà chúng nhìn.

Những điểm không hoàn hảo này có nghĩa là thay vì tạo ra cầu vồng như CD, các mẫu này hoạt động tốt hơn nhiều đối với ánh sáng xanh và cực tím so với các màu khác, tạo ra thứ mà các nhà nghiên cứu gọi là quầng sáng màu xanh da trời. Có lý do chính đáng để nghi ngờ rằng đây không phải là sự trùng hợp.

Sản phẩm nhận thức màu sắc của ong được dịch chuyển về phía cuối màu xanh của quang phổ so với chúng ta. Câu hỏi đặt ra là liệu các lỗ hổng trong các mẫu sáp có được thiết kế bởi các nhà sản xuất hay không để tạo ra màu xanh lam đậm, violon và siêu violon mà ong thấy mạnh nhất. Con người thỉnh thoảng có thể nhìn thấy những hoa văn này nhưng chúng thường vô hình đối với chúng ta trước những sắc tố màu đỏ hoặc vàng trông giống những con ong tối hơn nhiều.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm điều này bằng cách huấn luyện những con ong liên kết đường với hai loại hoa nhân tạo. Người ta có những cánh hoa được làm bằng cách sử dụng các cách tử hoàn toàn thẳng hàng mang lại ánh kim bình thường. Những người khác đã hoàn thiện các bản sao sao chép các quầng sáng màu xanh từ những bông hoa thật khác nhau.

Họ phát hiện ra rằng mặc dù những con ong đã học cách liên kết những bông hoa giả óng ánh với đường, nhưng chúng học tốt hơn và nhanh hơn với những con quầng xanh. Thật hấp dẫn, có vẻ như nhiều loại thực vật có hoa khác nhau có thể đã phát triển cấu trúc này một cách riêng biệt, mỗi loại sử dụng cấu trúc nano tạo ra ánh kim ngoài luồng để tăng cường tín hiệu cho ong.

Hiệu ứng hoa sen

Thực vật đã phát triển nhiều cách để sử dụng các loại cấu trúc này, biến chúng thành các nhà công nghệ nano đầu tiên của tự nhiên. Ví dụ, các loại sáp bảo vệ cánh hoa và lá của tất cả các loại cây đều đẩy nước, một tính chất được gọi là hydro hydrophobomatic. Nhưng trong một số loại cây, chẳng hạn như hoa sen, đặc tính này được tăng cường bởi hình dạng của lớp phủ sáp theo cách có hiệu quả làm cho nó tự làm sạch.

Sáp được sắp xếp trong một loạt các cấu trúc giống hình nón có chiều cao khoảng năm phần nghìn milimét. Chúng lần lượt được phủ bằng các mẫu sáp fractal ở quy mô nhỏ hơn. Khi nước rơi xuống bề mặt này, nó không thể dính vào nó và do đó, nó tạo thành những giọt hình cầu lăn trên lá nhặt bụi trên đường cho đến khi chúng rơi ra khỏi mép. Cái này được gọi làsiêu kị nướcMùi hay hiệu ứng sen sen

Cây thông minh

Bên trong các nhà máy có một loại cấu trúc nanô khác. Khi thực vật lấy nước từ rễ của chúng vào các tế bào của chúng, áp lực sẽ tích tụ bên trong các tế bào cho đến khi nó giống như giữa các mét 50 và 100 dưới biển. Để chứa những áp lực này, các tế bào được bao quanh bởi một bức tường dựa trên các chuỗi chuỗi cellulose giữa năm và 50 một phần triệu milimet được gọi là vi sợi.

Các chuỗi riêng lẻ không mạnh đến thế nhưng một khi chúng được hình thành thành các vi sợi, chúng trở nên mạnh như thép. Các microfibrils sau đó được nhúng vào một ma trận các loại đường khác để tạo thành một loại polymer thông minh tự nhiên, một chất đặc biệt có thể thay đổi tính chất của nó để làm cho cây phát triển.

Con người luôn sử dụng cellulose như một loại polymer tự nhiên, ví dụ như trên giấy hoặc bông, nhưng các nhà khoa học hiện đang phát triển các cách để giải phóng các vi sợi riêng lẻ để tạo ra các công nghệ mới. Vì sức mạnh và sự nhẹ nhàng của nó, chiếc nanocellulose này có thể có rất nhiều ứng dụng. Bao gồm các phụ tùng xe nhẹ hơn, phụ gia thực phẩm ít calo, giàn giáo cho kỹ thuật môvà có lẽ các thiết bị điện tử có thể mỏng như một tờ giấy.

Có lẽ cấu trúc nano thực vật đáng kinh ngạc nhất là các hệ thống thu hoạch ánh sáng thu năng lượng ánh sáng để quang hợp và chuyển nó đến các vị trí có thể sử dụng nó. Thực vật có thể di chuyển năng lượng này với hiệu suất 90% đáng kinh ngạc.

Bây giờ chúng ta có bằng chứng cho thấy điều này là do sự sắp xếp chính xác các thành phần của các hệ thống thu hoạch ánh sáng cho phép chúng sử dụng vật lý lượng tử để kiểm tra nhiều cách khác nhau để di chuyển năng lượng đồng thời và tìm hiệu quả nhất. Điều này làm tăng thêm sức nặng cho ý tưởng rằng công nghệ lượng tử có thể giúp cung cấp pin mặt trời hiệu quả hơn. Vì vậy, khi nói đến việc phát triển công nghệ nano mới, đáng để nhớ rằng các nhà máy có thể đã đến đó trước.

Giới thiệu về Tác giả

Stuart Thompson, Giảng viên cao cấp về Hóa sinh thực vật, Đại học Westminster

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon