Инженеры позаимствовали трюк насекомых — «плащ-невидимку’ из антибликовых сфер
От «Гарри Поттера» до «Властелина колец» все сказки рассказывают нам о потенциальных преимуществах невидимости. Многие исследователи хотели бы привнести такие преимущества в реальный мир. Одна новая технология может позволить некоторым существам прятаться практически у всех на виду. Источником вдохновения послужил обычный кузнечик-листоед на заднем дворе.
Это насекомое, создающее камуфляж, является экспертом в области наноинженерии.Взрослые кузнечики-листоеды покрывают свое тело жидкостью. Эта слизь наполнена крошечными сложными наносферами. Эти объекты в форме футбольного мяча с антибликовым покрытием называются брохосомами (BROK-ih-zooms). Когда на них попадает свет, они меняют свое поведение, объясняет Роман Ракитов. Он работает в Российской академии наук в Москве. Биолог по насекомым, он не участвовал в новом исследовании.
Эти брохосомы уменьшают отражение как видимого, так и ультрафиолетового света. Вместо того, чтобы быть блестящими и привлекательными, кузнечик-листовик становится довольно тусклым, как и его окружение. То, что практически не отражает свет, может стать почти невидимым. Таким образом, эти наноструктуры в шерсти кузнечика делают его “менее заметным для некоторых хищников”, объясняет Ракитов. Это особенно актуально для хищников, которые видят только в ультрафиолетовом свете, таких как некоторые птицы и насекомые.Исследователи из Университета штата Пенсильвания в Стейт-колледже разработали технологию массового производства синтетических брохосом. Они говорят, что однажды эти структуры могут проложить путь к камуфляжным и антибликовым покрытиям нового поколения.
У вас есть научный вопрос? Мы можем помочь!
Отправьте свой вопрос здесь, и мы, возможно, ответим на него в следующем выпуске Science News, посвященном исследованию
Естественной маскировки технология уменьшает блики
Инженеры часто черпают вдохновение в природе для маскировки и других методов маскировки. Например, некоторые рыбы отражают поляризованный свет, чтобы прятаться в открытом океане. Бабочки-стеклокрылы используют восковые наросты на крыльях, чтобы отражать меньше света. Так-Синг Вонг задумался, можно ли замаскировать предметы, покрывая их брохосомами.Вонг, инженер-механик, работает в университете Пенсильвании. Он увидел в брохосомах потенциал для изготовления антибликовых красок и других покрытий.Под микроскопом брохосомы напоминают крошечные шарики с полыми сердцевинами. Их поверхность покрыта ячеистой сеткой отверстий. Когда Вонг впервые увидел их изображение, он подумал, что они, должно быть, созданы человеком. “Как, черт возьми, простое насекомое может создать такую сложную структуру?” он вспоминает, как удивлялся.
Он подозревал, что трехмерная структура была ключом к способности брохосом бороться с бликами. Но скопировать его структуру оказалось непросто. Диаметр каждой сферы составляет менее одной миллионной доли метра. (Потребовалось бы выстроить 70 таких шариков в линию, чтобы они соответствовали толщине человеческого волоса.)
В 2024 году команда Вонга использовала метод трехмерной печати, чтобы воссоздать форму этих сложных шариков. Они разработали модели с отверстиями разных форм и размеров. Затем они протестировали, какие из них отражают меньше всеголегкий.
Увы, их метод трехмерной печати не позволяет легко изготовить большое количество таких шариков. А без этого технология была бы непрактична для использования в реальных условиях.
И снова команда Вонга обратилась за вдохновением к leafhoppers.
Как собрать молекулы воедино
Кузнечики-листоеды образуют свои брохосомы в специализированных органах. Называемые мальпигиевыми канальцами, они являются частью системы удаления отходов жизнедеятельности насекомых. Одна из частей этого органа выделяет белки и жирные молекулы, называемые липидами.»Эти молекулы позже соединяются сами по себе», — говорит Элизабет Белло. Белки и липиды сначала соединяются, образуя круглую каплю. Затем на ее поверхности образуются отверстия. Ученые пока не знают точной химии, которая управляет этим процессом, добавляет Белло.
Биолог не принимала участия в этом новом исследовании. Но она действительно ценит это. Ее лаборатория изучает брохосомы в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне.
Чтобы имитировать процесс образования шариков у кузнечиков-листоедов, команда Вонг обратилась к микрофлюидике. Эта область исследований предполагает точный контроль очень малых количеств жидкости.
<загрузка iframe="lazy" title="25. Брошеносомы цикадки. #дикая природа #грибы #факты #вирусы #насекомые" width="422" height="750" src="https://www.youtube.com/embed/soXLMZFq7uk?feature=встроено" frameborder="0" allow="акселерометр; автозапуск; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; веб-доступ" referrerpolicy="строгий исходный код при перекрестном источнике" allowfullscreen>
Их плавный содержит смесь так называемых амфифильных молекул (Am-fih-FIH-lik). Некоторые их части притягиваются к воде, другие — к маслу. Эти молекулы имитируют белки и липиды, из которых состоят естественные брокосомы. И при определенных условиях они аналогичным образом самостоятельно собираются в трехмерные структуры.
Группа Вонга создала специальные масляные капли. Внутри каждой капли было немного воды. Это стимулирует амфифильные молекулы к самоорганизации внутри капель. Маслянистые компоненты, как правило, прилипают к маслянистой стороне капель. Влаголюбивые частицы переместились к воде.
Таким образом, полимеры собрались на краю капли. Они образовали аккуратный слой. Здесь они также самоорганизуются в сотовидные формы, имитирующие брохосомы. После затвердевания они даже приобрели геометрию и рисунок поверхности, похожие на рисунок кузнечиков.
Чтобы проверить антибликовые свойства своих частиц, группа Вонга покрыла различные поверхности этими брохосомами лабораторного производства. И теперь они сообщают, что это покрытие эффективно уменьшает блики и отражения. Команда поделилась подробностями о нем в декабре прошлого года в ACS Nano.
Частицы уменьшают блики под любым углом обзора. Это шаг вперед по сравнению с современными антибликовыми покрытиями. Большинство других устройств работают лучше всего, если смотреть на них под определенным углом. Например, на экранах многих смартфонов есть функция конфиденциальности. При взгляде сбоку экран кажется пустым. Но спереди виден экран.
Одним из важных достижений, по словам Вонга, стала способность его команды жестко контролировать процесс формирования частиц. Они могли регулировать состав молекул и размер капель. Такие изменения позволили бы структурам принять несколько иную форму. Некоторые из них могли бы иметь более толстые стенки. Другие — отверстия большего размера. Важно отметить, что их микрожидкостная система могла откачивать капли чрезвычайно быстро — 100 000 и более капель в секунду!
<загрузка изображения="ленивое" декодирование="асинхронное" width="1440" height="1080" src="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png " alt="совокупность изображений, полученных с помощью электронного микроскопа, показывает, насколько похожи природные и синтетические брохосомы" class="wp-image-235609" srcset="https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png 1440 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=511,383 511 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=768, 576 768 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=600,450 600 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=773,580 773 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=1035,776 1035 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=263,197 263 Вт, https://www.snexplores.org/wp-content/uploads/sites/3/2026/04/1440_leafhopper_camo_synth_vs_natural.png?resize=560, 420 560 Вт" размеры="авто, (максимальная ширина: 1440 пикселей) 100 Вт, 1440 пикселей" />
“Я был очень рад прочитать [это исследование]», — говорит Белло. Она отмечает, что небольшая группа исследователей недавно создала материалы, похожие на брохосомы. “Но их можно производить только в ограниченных количествах”, — говорит она. “Разработка метода массового производства брохосомоподобных частиц — это значительный прорыв”.
Вонг говорит, что работа его команды имеет множество потенциальных применений. Линзы очков, солнечные панели и другие оптические поверхности часто покрываются лаком для уменьшения бликов или отражения. Искусственные брохосомы могут сработать даже лучше, чем эти. Технология защиты от бликов также нашла применение в военной экипировке и на самоочищающихся поверхностях.
