蜜蜂可以看到紫色區域周圍的藍色光環。 Edwige Moyroud
鮮花有一個特別定制的秘密信號 對於蜜蜂 所以他們知道在哪裡收集花蜜。 新的研究剛剛讓我們更深入地了解這個信號是如何工作的。 花瓣上的納米級圖案以有效在花朵周圍形成“藍色光環”的方式反射光線，有助於吸引蜜蜂並促進授粉。
這種引人入勝的現像不應該讓科學家感到太驚訝。 植物實際上充滿了這種“納米技術”，使他們能夠做各種令人驚奇的事情，從清潔自己到產生能量。 而且，更重要的是，通過研究這些系統，我們可以將它們用於我們自己的技術中。
大多數花朵看起來很多彩，因為它們含有僅反射特定波長光線的光吸收顏料。 但是一些花也使用彩虹色，當光從微觀間隔的結構或表面反射時產生不同類型的顏色。
你可以在CD上看到的彩虹色變換是彩虹色的一個例子。 這是由 光波之間的相互作用 從表面的緊密間隔的微觀壓痕中反彈，這意味著一些顏色變得更加強烈而犧牲其他顏色。 隨著您的視角發生變化，放大的顏色會發生變化，從而產生您所看到的閃爍的變形色彩效果。
許多花在其表面上的蠟塗層中使用千分之一毫米之間的凹槽以類似的方式產生彩虹色。 但研究人員正在研究一些花朵使用虹彩來吸引蜜蜂授粉的方式 注意到有些奇怪。 凹槽的間隔和對齊不如預期的那麼完美。 在他們所看到的所有類型的花朵中，它們在非常相似的方面並不完美。
這些缺陷意味著不像CD那樣給出彩虹，而是藍色和紫外光比其他顏色更好，創造了研究人員所稱的“藍色光環”。 有充分的理由懷疑這不是巧合。
蜜蜂的顏色感知 與我們相比，它被轉移到光譜的藍色端。 問題在於蠟模式中的缺陷是否“設計”為產生強烈的藍色，紫羅蘭和蜜蜂最強烈的紫羅蘭。 人類偶爾可以看到這些圖案，但它們通常對我們看不見紅色或黃色的背景，看起來比蜜蜂更暗。
研究人員通過訓練蜜蜂將糖與兩種人造花相關聯來測試這一點。 其中一個花瓣採用完美對齊的光柵製成，呈現正常的彩虹色。 另一個有錯誤的安排複製不同真花的藍色光環。
他們發現雖然蜜蜂學會了將彩虹色假花與糖聯繫起來，但他們學會了更好更快的藍色光環。 令人著迷的是，似乎許多不同類型的開花植物可能分別進化出這種結構，每一種都使用納米結構，這些納米結構會產生略微偏離彩虹色的光，以加強它們對蜜蜂的信號。
蓮花效應
植物已經進化出許多使用這種結構的方法，有效地使它們成為大自然的第一批納米技術人員。 例如，保護所有植物的花瓣和葉子的蠟排斥水，這種性質稱為“疏水性”。 但是在一些植物中，例如蓮花，這種性質通過蠟塗層的形狀得到增強，從而有效地使其自我清潔。
蠟排列成一系列錐形結構，高度約為千分之五毫米。 這些又塗有蠟的分形圖案，甚至更小的尺度。 當水落在這個表面上時，它根本不會粘在它上面，因此它會形成球形的水滴，滾過葉子，沿途撿起污垢，直到它們從邊緣掉落。 這就是所謂的 ”超疏水“或”蓮花效應“。
智能植物
在植物內部存在另一種類型的納米結構。 當植物從根部吸收水進入它們的細胞時，壓力在細胞內部形成，直到它像在50米和海底的100米之間。 為了控制這些壓力，細胞被一個基於纖維素鏈束的壁所包圍，所述纖維素束在5和50百萬分之一毫米之間被稱為 微纖維.
單個鏈條並不那麼堅固，但一旦它們形成微纖維，它們就會像鋼一樣堅固。 然後將微纖維嵌入其他糖的基質中以形成天然的“智能聚合物”，這種特殊物質可以改變其性質以使植物生長。
人類一直使用纖維素作為天然聚合物，例如紙張或棉花，但科學家們正在開發釋放單個微纖維以創造新技術的方法。 由於其強度和輕盈性，這種“納米纖維素”可以具有廣泛的應用。 這些包括 打火機零件, 低卡路里食品添加劑, 組織工程支架，甚至可能 電子設備可以像一張紙一樣薄.
也許最令人驚訝的植物納米結構是光捕獲系統，其捕獲光能以進行光合作用並將其轉移到可以使用它的位置。 植物能夠以令人難以置信的90％效率移動這種能量。
我們現在有證據表明這是因為光捕獲系統組件的精確排列允許他們使用量子物理學來測試許多不同的方式來同時移動能量。 找到最有效的。 這增加了量子技術可以提供的想法 更高效的太陽能電池。 因此，在開發新的納米技術時，值得記住的是植物可能首先到達那裡。
關於作者
Stuart Thompson，植物生物化學高級講師， 威斯敏斯特大學
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