既輕又黑的蝶翼

朱崇愷

放大的蝴蝶翅膀，可以看到細膩的鱗片層

有的動物將黑色展現(xiàn)到了極致。一些蝴蝶的翅膀比木炭、新鮮瀝青或其他常見的黑色物體暗10～100倍。美國杜克大學的研究人員在3月10日出版的《自然通訊》雜志上報告說，來自全球不同地區(qū)的超黑蝴蝶似乎產(chǎn)生了趨同進化。當光線照射到這些蝴蝶翼面時，僅有0.06%會被反射回來。不同于烏鴉的羽毛或者黑貓的毛，使輕盈的蝶翼如此黑暗的關鍵不是黑色素，而是由3D結構產(chǎn)生的效果。

肉眼看來蝴蝶翅膀的表面是平整的。但通過顯微鏡放大數(shù)千倍后，就能發(fā)現(xiàn)翅膀表面覆蓋有布滿網(wǎng)狀凸起和小孔的鱗片，這些結構將光線引導到鱗片海綿狀的內(nèi)部。在那里，類似的組織將光不斷散射，直到被吸收為止。這種3D結構能很好地吞噬光線，即使表面被涂成金色，超黑鱗片看起來仍會是黑色的。

雖然這些自然產(chǎn)生的黑色表面比不過人工合成的最黑材料——將10～50微米高的碳納米管緊密堆積在一起，其表面可以吸收超過99.99%的入射光，但對研究人員來說，蝶翼的有趣之處在于其厚度僅為人工材料的幾分之一，而在黑度上完全可以與最好的捕光納米技術相抗衡。最終，這些發(fā)現(xiàn)可以幫助工程師設計更薄的超黑涂層，減少散射的光而又不會增加設備的重量。其應用場景可以是軍事偽裝，例如夜間看不見或無法被雷達探測到的隱形飛機;也可以是空間望遠鏡（類似哈勃望遠鏡）的內(nèi)襯，用來觀察遙遠的恒星。

研究的下一步是弄清蝴蝶進化出超黑翅膀的原因。許多雄性蝴蝶的翅膀比雌性蝴蝶更黑，因此一種解釋是為了更好地向潛在的伴侶炫耀——黑色區(qū)域與白色或彩色斑塊接壤，可以如相框一樣使明亮的斑點更顯眼。