식물의 숨겨진 꿀벌과 다른 놀라운 나노 기술에 대한 꽃의 비밀 신호

식물의 숨겨진 꿀벌과 다른 놀라운 나노 기술에 대한 꽃의 비밀 신호
꿀벌은 보라색 지역 주변의 푸른 후광을 볼 수 있습니다.
Edwige Moyroud

꽃에는 특별히 맞춤 설정된 비밀 신호가 있습니다. 꿀벌 그래서 그들은 감로를 어디에서 수집해야하는지 알고 있습니다. 그리고 새로운 연구는 우리에게이 신호가 어떻게 작동하는지에 대한 더 깊은 통찰력을주었습니다. 꽃잎의 나노 스케일 패턴은 빛을 반사하여 꽃 주위에 "블루 헤일로"를 효과적으로 생성하여 꿀벌을 유치하고 수분을 유도합니다.

이 매혹적인 현상은 과학자들에게 너무 놀랄만 한 것이 아닙니다. 식물은 실제로 스스로를 청소에서부터 에너지 생성에 이르기까지 모든 종류의 놀라운 일을 할 수있게 해주는 이런 종류의 "나노 기술"로 가득합니다. 그리고 이러한 시스템을 연구함으로써 우리가 자체 기술에서 사용할 수있게 될 것입니다.

대부분의 꽃은 빛의 특정 파장만을 반사하는 광 흡수 색소를 포함하고 있기 때문에 화려하게 보입니다. 그러나 일부 꽃은 또한 빛이 미시적으로 떨어져있는 구조 나 표면에서 반사 될 때 생성되는 색의 다른 유형 인 무지개 빛 (iridescence)을 사용합니다.

CD에서 볼 수있는 변하는 무지개 색상은 무지개 빛의 예입니다. 그것은에 의해 발생했습니다. 광파 간의 상호 작용 밀집된 미세한 들뜸을 표면에서 튀어 오르게합니다. 이는 일부 색이 다른 색을 희생하여 더욱 강렬해진다는 것을 의미합니다. 시야각이 바뀌면 증폭 된 색상이 변하여 반짝이는 모핑 색상 효과가 나타납니다.

많은 꽃들은 표면에서 왁스 코팅으로 1 ~ 2 분의 1 밀리미터 간격으로 그루브를 사용하여 비슷한 방법으로 무지개 빛을냅니다. 그러나 수분을주기 위해 꿀벌을 끌기 위해 무지개 빛을 사용하는 방법을 연구하는 연구원 이상한 것으로 눈치 챘다.. 그루브의 간격과 정렬은 예상대로 완벽하지 않았습니다. 그리고 그들은 그들이 보았던 모든 종류의 꽃에서 매우 유사한 방식으로 완벽하지 않았습니다.

이러한 불완전 성은 CD처럼 무지개를주는 대신에 다른 색상보다 파란색과 자외선에 더 잘 작용하여 연구자가 "푸른 후광 (halo)"이라고 부른 것을 만들어냅니다. 이것이 우연이 아니라고 의심할만한 이유가있었습니다.

꿀벌의 색채 우리 스펙트럼에 비해 스펙트럼의 파란색 끝쪽으로 이동합니다. 문제는 왁스 패턴의 결함이 꿀벌이 가장 강하게 보는 강렬한 블루스, 제비꽃 및 제비꽃을 만들기 위해 "설계"되었는지 여부입니다. 인간은 때때로 이러한 패턴을 볼 수는 있지만 꿀벌보다 훨씬 더 어둡게 보이는 적색 또는 노란색 색소 배경에 대해 우리에게는 보이지 않습니다.

연구진은 꿀벌을 훈련하여 설탕을 두 종류의 인공 꽃과 연관 지어 시험했다. 하나는 정상적인 무지개 빛을 준 완벽하게 정렬 된 격자를 사용하여 꽃잎을 만들었습니다. 다른 하나는 다른 진짜 꽃에서 파란 후광을 복제하는 결점있는 배열을 가졌습니다.

그들은 꿀벌들이 무지개 빛깔의 가짜 꽃과 설탕을 연관시키는 것을 배웠지 만, 푸른 색 후광으로 더 빠르고 더 잘 배웠다. 매혹적으로, 꽃 식물의 많은 다른 유형이 꿀벌에게 그들의 신호를 강화하기 위하여 경미하게 off-kilter 무지개 빛을주는 nanostructures를 사용하여이 구조를 분리되어 진화 한 것을 보일지도 모른다.

연꽃 효과

식물은 이러한 종류의 구조물을 사용하는 많은 방법을 발전시켜 자연에서 최초로 나노 기술자로 만들었습니다. 예를 들어, 모든 식물의 꽃잎과 잎을 보호하는 왁스는 "소수성 (hydrophobicity)"으로 알려진 성질 인 물을 격퇴합니다. 그러나 연꽃과 같은 일부 식물에서는이 특성이 효과적으로 자체 청소를하는 방식으로 왁스 코팅의 모양에 의해 향상됩니다.

왁스는 원뿔형 구조의 배열로 약 천분의 일 높이에 배열됩니다. 이것들은 차례로 더 작은 스케일의 왁스 프랙탈 패턴으로 코팅됩니다. 이 표면에 물이 쌓이면 그 물체는 전혀 달라 붙을 수 없으므로 가장자리에서 떨어질 때까지 잎을 가로 질러 굴러가는 구형의 물방울이 형성됩니다. 이것은 ... 불리운다 "초 소수성"또는"연꽃 효과 ".

똑똑한 식물

식물 내부에는 또 다른 유형의 나노 구조가있다. 식물이 뿌리에서 세포로 물을 흡수함에 따라 50 미터와 100 미터 사이에있을 때까지 셀 내부에 압력이 형성됩니다. 이러한 압력을 수용하기 위해 셀은 5와 50 백만 분의 1 사이의 셀룰로오스 체인의 묶음을 기반으로하는 벽으로 둘러싸여 있습니다. 미세 섬유.

각각의 사슬은 그다지 강하지는 않지만 일단 미세 피 브릴로 형성되면 철처럼 강해진다. 마이크로 피 브릴은 식물을 자라게하기 위해 그 성질을 변화시킬 수있는 특별한 "스마트 폴리머"를 형성하기 위해 다른 당의 매트릭스에 묻혀있다.

인간은 항상 셀룰로오스를 천연 고분자 (예 : 종이 또는면)로 사용했지만 과학자들은 이제 개별 미세 섬유를 방출하여 새로운 기술을 개발할 수있는 방법을 개발하고 있습니다. 그것의 힘과 가벼움 때문에,이 "나노 셀룰로오스"는 거대한 응용 범위를 가질 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다 라이터 자동차 부품, 저칼로리 식품 첨가제, 조직 공학용 비계, 아마도 심지어 종이처럼 얇을 수있는 전자 장치.

아마도 가장 놀라운 식물 나노 구조는 광합성을 위해 빛 에너지를 포획하여이를 사용할 수있는 장소로 옮기는 가벼운 수확 시스템입니다. 식물은 믿을 수없는 90 % 효율로이 에너지를 움직일 수 있습니다.

대화이제 우리는 광 수확 시스템의 구성 요소를 정확히 배치함으로써 양자 물리학을 사용하여 동시에 여러 가지 다른 방법으로 에너지를 이동시킬 수 있다는 증거를 얻었습니다. 가장 효과적인 것을 찾는다.. 이것은 양자 기술이 제공 할 수있는 아이디어에 무게를 더합니다. 보다 효율적인 태양 전지. 따라서 새로운 나노 기술을 개발할 때, 식물이 먼저 존재할 수도 있다는 것을 기억해야합니다.

저자에 관하여

Stuart Thompson, 식물 생화학 선임 강사, 웨스트 민스터 대학교

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