Các nhà khoa học đã tìm thấy những cấu trúc nano độc đáo gây ra các đốm xanh điện trên cá đuối đuôi ruy băng đốm xanh (Taeniura lemma). Điều này cho thấy công nghệ màu không hóa chất có thể được sử dụng theo những cách mới.
(Ảnh: WikimediaCommons/Julia Sumangil)
Khoa học đằng sau màu xanh của cá đuối
Các nhà khoa học từ lâu đã quan tâm đến đốm xanh sáng của cá đuối đuôi ruy băng đốm xanh. Các sắc tố có màu từ các chất hóa học, trong khi những đốm xanh này đến từ các cấu trúc nano phức tạp.
Giáo sư Mason, Trưởng khoa Giải phẫu so sánh tại Đại học Thành phố Hồng Kông (CityU), cho biết nếu màu xanh xuất hiện trong tự nhiên, thì có lẽ là do các cấu trúc nano của mô chứ không phải do sắc tố. Bạn phải tìm hiểu nhiều hơn là chỉ khoa học quang học để hiểu những màu sắc có cấu trúc này. Bạn cũng cần tìm hiểu về các vật liệu và cách chúng được sắp xếp trong các mô.
“Da cá đuối đuôi ruy băng sử dụng cấu trúc siêu nhỏ bằng kính quang tử lõi-vỏ để tạo ra màu xanh lam có cấu trúc”, được công bố trên tạp chí Novel Optical Materials, là một học sử dụng một số phương pháp chụp ảnh mới. Chụp cắt lớp vi tính (micro-CT), kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) được sử dụng để kiểm tra cấu trúc da ở trạng thái bình thường.
Amar Surapaneni, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ làm việc với nhóm của Dean, cho biết họ phát hiện ra rằng màu xanh xuất phát từ các tế bào da được thiết kế đặc biệt và có bố cục 3D ổn định của các hình cầu nano có chứa các tinh thể nano phản chiếu. Do kích thước và khoảng cách của chúng, các cấu trúc nano này, trông giống như những viên ngọc trai nổi trong trà sữa, đặc biệt phản chiếu sóng xanh. Một lớp melanin dày bên dưới các tế bào tạo ra màu sắc cũng chặn tất cả các màu khác, làm cho các đốm xanh nổi bật hơn.
Tiềm năng của công nghệ màu không hóa chất
Các kết quả này rất cần thiết để hiểu về sinh vật biển. Nhóm nghiên cứu cho rằng chúng có thể được sử dụng để tạo ra vật liệu màu lấy cảm hứng từ sinh học không có chất màu hóa học.
Tiến sĩ Dean cho biết họ đang tìm kiếm mối quan hệ để tạo ra các hệ thống màu có cấu trúc mô phỏng sinh học có thể dễ dàng thay đổi, dựa trên độ linh hoạt của da cá đuối gai độc. Những cải tiến này có thể cho phép vải, màn hình linh hoạt, màn hình và cảm biến có màu sắc an toàn không sử dụng hóa chất.
Màu xanh lam tươi sáng của cá đuối đuôi ruy băng đốm xanh cũng tốt cho môi trường. Màu xanh lam ẩn náu tốt hơn các màu khác trong môi trường biển vì nó ẩn sâu hơn.
Tiến sĩ Dean cho biết những đốm xanh sáng trên da cá đuối gai độc vẫn giữ nguyên màu sắc bất kể bạn nhìn chúng từ góc độ nào. Vì lý do này, chúng có thể giúp con vật hòa nhập tốt hơn khi bơi hoặc di chuyển nhanh với đôi cánh vỗ.
Phát hiện này cũng giúp có thể tiến hành nhiều nghiên cứu hơn. Tiến sĩ Viktoriia Kamska và nhóm của bà tại CityU đang tìm hiểu lý do tại sao một số loài cá đuối và cá mập, như cá mập xanh (Prionace glauca), lại có màu xanh. Theo những phát hiện ban đầu, quá trình tạo màu của cá mập xanh khác với quá trình tạo màu của cá đuối gai độc. Điều này có nghĩa là cần có các công cụ hình ảnh và nghiên cứu kết hợp quang học, vật liệu và khoa học sinh học.
Phát hiện ra rằng các cấu trúc nano giúp giải thích màu xanh của cá đuối đuôi ruy băng đốm xanh cho thấy thiên nhiên thông minh như thế nào và nó có thể truyền cảm hứng cho tiến bộ công nghệ như thế nào. Bằng cách sao chép các quá trình tự nhiên này, chúng ta có thể tạo ra các hệ thống màu thân thiện với môi trường, không chứa hóa chất có thể được sử dụng trong nhiều tình huống. Nghiên cứu đang diễn ra giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sinh vật biển và mở ra cánh cửa cho những ý tưởng mới trong khoa học vật liệu và các lĩnh vực khác.
Nguồn ScienceTimes