Kosciech/Shutterstock
Zittend aan de oever van een rivier op een luie zomerdag, is de lucht prachtig blauw. Weelderig groen verdringt de bank. De rivier leeft: witvissen, meerkoeten en woelmuizen spartelen aan de waterkant.
Te midden van dit werkelijk prachtige tafereel zijn de meest in het oog springende van allemaal de schitterende flitsen van blauw: op de lichamen van libellen, de vleugels van wilde eend-woerden en de opvallende veren van alle snel glijdende ijsvogels die op de rivier patrouilleren.
Deze wezens schitteren met hetzelfde kenmerkende blauw dat we zien in pauwenveren en Amazone-vlinders. Het is een juweelachtige, metaalachtige tint die een bepaald doel dient: deze wezens helpen op te vallen tegen hun relatief saaie omgeving.
Maar hoe komen deze planten en dieren aan hun magische blauwe glans? Een echt blauw pigment is eigenlijk relatief zeldzaam in de natuur, dus planten en dieren voeren in plaats daarvan trucjes uit met het licht om dit oogverblindende result te genereren.
Ingewikkelde moleculen
In de natuurlijke wereld komen we blauwe pigmenten minder vaak tegen dan rode, groene of zwarte pigmenten, omdat moleculen die blauw licht reflecteren inherent ingewikkelder zijn.
Pauwen hebben ook die magische blauwe kleur.
Zuzanna J/Unsplash
Om een bepaalde kleur te produceren, moeten moleculen al het licht absorberen dat ze niet reflecteren. Voor blauwe pigmenten betekent dit het absorberen van rood licht, dat een lagere energie heeft dan blauw licht. Maar energiezuinig licht is moeilijker te absorberen, dus elk molecuul dat de kleur blauw reflecteert, moet tougher werken om rood licht te absorberen.
Moleculen die geschikt zijn voor dit proces zijn groot en gecompliceerd, waardoor ze voor organismen meer middelen nodig hebben om te produceren. Dat is de reden waarom ze minder snel opduiken en blijven bestaan tijdens de lange evolutie van de evolutie – ze zijn vaak te duur voor organismen om te overleven in de overleving van de sterkste.
Veel planten en dieren die blauw zijn, zijn om een belangrijke reden op deze manier geëvolueerd – misschien om een bepaalde bestuiver te verleiden, een spouse aan te trekken of een roofdier te waarschuwen. Korenbloemen zijn bijvoorbeeld blauw om insectenbestuivers aan te trekken en gebruiken een complexe opstelling van moleculen om het molecuul dat rozen rood maakt aan te passen, zodat het in plaats daarvan blauw licht reflecteert.
Lees meer: Het mysterie van de blauwe bloem: de zeldzame kleur van de natuur dankt zijn bestaan aan het zicht van bijen
Een truc van moeder natuur
In plaats van complexe moleculen te ontwikkelen die rood licht kunnen absorberen, heeft de natuur een andere truc ontwikkeld die de kleur blauw produceert – het proces dat we te danken hebben aan de iriserende blauwtinten die zo’n groot deel van de blauwheid van de levende wereld uitmaken.
Glinsterende blauwe biologische materialen zijn gemaakt van dezelfde ingrediënten als elke keverrug, vogelveer of plantenvrucht (meestal de biomoleculen respectievelijk chitine, keratine en cellulose). Maar deze materialen zijn in wezen transparant. Het is de structuur van hun oppervlakken waardoor ze blauw lijken.
In plaats van happy en doorlopend materiaal zijn dergelijke oppervlakken gestructureerd met lagen en ribbels – of kleine bolletjes. Deze patronen creëren nieuwe oppervlakken die op een andere manier omgaan achieved het licht dat erop valt.
Ooit zo’n libel gezien en je afgevraagd hoe hij aan zijn kleur kwam?
Michael Reilly/Shutterstock
Deze zich herhalende patronen zijn zo klein dat een enkele golflengte van blauw licht, die slechts 450 nanometer breed is, twee patroonelementen omspant. Het is deze match, tussen de microscopische materiaalpatronen en de breedte van een golflengte van licht, die cruciaal is om te beslissen welke kleuren van het spectrum worden teruggekaatst naar het blote oog.
De grootte van de microscopische patronen van de natuur is door evolutie aangescherpt om best te synchroniseren achieved blauw licht. Hoewel slechts een klein deel van het blauwe licht wordt gereflecteerd, terwijl de relaxation doorway het transparante materiaal gaat, is het additieve effect zo sterk dat slechts een paar herhalingen van het patroon de maximale hoeveelheid blauw licht reflecteren – twee of drie keer sterker dan pigment reflecties. De rest van de kleuren in wit licht worden opgedweild doorway zwart pigment dat onder het oppervlak ligt.
Bepaalde materiaalstructuren reflecteren alleen blauw licht en doen dat krachtiger dan normale pigmenten.
Rox Middleton, Auteur verstrekt
Dit verbazingwekkende influence is terug te vinden in elk glinsterend materiaal. Het is aanwezig op kevers, zeewier, fruit, eksters, begonia’s en zelfs in het glinsteren van bloemen in de roos.
Lees meer: Heldere luchten uitgeroepen tot kleur van het jaar – dit is waarom er zoveel meer aan de hemel is dan blauw
Hoewel dit spectaculaire result elke kleur kan produceren – doorway de afstand van de patroonelementen te veranderen – komt het opmerkelijk veel voor in blauw.
Het maken van deze ogenschijnlijk complexe oppervlakken is eigenlijk eenvoudiger dan het maken van natuurlijke pigmentmoleculen die rood licht kunnen absorberen. Het is zelfs zo effectief dat het resulterende briljante, glinsterende blauw honderden verschillende oppervlakken in de natuurlijke wereld siert.
Rox Middleton ontvangt financiering van EPSRC, BCAI, BBSRC en is lid van de Color Team (GB).