据美国《连线》杂志网站8月2日报道,孔雀羽毛因其鲜艳的虹彩备受赞誉,而英国《科学报告》杂志发表的一篇论文称,经过多次染色,它们还能发射激光。据论文作者说,这是动物界中生物激光腔的首个实例。
孔雀羽毛和蝴蝶翅膀等的斑斓虹彩并非来自任何色素分子,而是源于它们的结构。例如,蝴蝶翅膀中几丁质(在昆虫中常见的一种多糖)鳞片的排列方式类似屋顶的瓦片。本质上,它们会形成衍射光栅。
就孔雀羽毛而言,是羽小支(由排列整齐、外包角蛋白的黑色素棒组成的纤维状结构)的规则、周期性纳米结构产生了虹彩。不同的颜色对应着羽小支的不同间距。
科学家此前发现,从染色的牛骨、蓝色珊瑚骨骼到昆虫翅膀、鹦鹉羽毛、人体组织以及鲑鱼虹彩细胞,各种物质都出现过随机激光发射的情况。上述最新研究论文的作者们想知道,能否利用孔雀羽毛产生类似的激光发射,并找到具体机制。
该研究团队观察到,羽毛眼状斑纹的所有颜色区域都有两种不同波长的激光发射,其中绿色区域发射的激光强度最大。他们还发现,只染色一次的羽毛没有任何激光发射,只有经过多次湿润并完全干燥的样本羽毛才有激光发射。这可能是因为染料和溶剂能更好地扩散到羽支中,以及角蛋白鞘中的原纤维松开了。
论文作者们未能发现造成激光发射的确切微观结构。这似乎与外包角蛋白的黑色素棒无关。论文合著者之一、佛罗里达理工大学的内森·道森对《科学》周刊的记者说,羽毛内部的蛋白质颗粒或类似的小结构可能起到了激光腔的作用。道森及其同事认为,他们的研究有望在未来推动生物相容性激光的研发。这种激光可以安全地植入人体,能用于传感、成像和治疗等目的。