Onderzoekers van het Yale-NUS College en de Universiteit van Fribourg in Zwitserland hebben een nieuw kleurgeneratiemechanisme in de natuur ontdekt, die, indien aangewend, heeft het potentieel om cosmetica en verven te creëren met zuiverdere en levendigere tinten, schermweergaven die hetzelfde ware beeld projecteren vanuit elke hoek, en zelfs het signaalverlies in optische vezels verminderen.

Yale-NUS College Assistant Professor of Science (Life Science) Vinodkumar Saranathan leidde de studie met Dr. Bodo D Wilts van het Adolphe Merkle Institute aan de Universiteit van Fribourg. Dr. Saranathan onderzocht de regenboogkleurige patronen in de dekschilden (vleugelomhulsels) van een snuitkever uit de Filippijnen, Pachyrrhynchus congestus pavonius, met behulp van hoogenergetische röntgenstralen, terwijl Dr. Wilts gedetailleerde scanning elektronenmicroscopie en optische modellering uitvoerde. Ze ontdekten dat om het regenboogpalet van kleuren te produceren, de snuitkever maakte gebruik van een kleurgeneratiemechanisme dat tot nu toe alleen in inktvissen voorkomt, inktvis, en octopussen, die bekend staan ​​om hun kleurveranderende camouflage. De studie werd gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Klein .

P. c. pavonius, of de "Regenboog" Weevil, onderscheidt zich door zijn regenboogkleurige vlekken op zijn borstkas en dekschilden (zie bijgevoegde afbeelding). Deze vlekken bestaan ​​uit bijna cirkelvormige schubben die zijn gerangschikt in concentrische ringen van verschillende tinten, variërend van blauw in het midden tot rood aan de buitenkant, net als een regenboog. Hoewel veel insecten een of twee kleuren kunnen produceren, het is zeldzaam dat een enkel insect zo'n enorm spectrum aan kleuren kan produceren. Onderzoekers zijn geïnteresseerd in het mechanisme achter de natuurlijke vorming van deze kleurgenererende structuren, aangezien de huidige technologie niet in staat is om structuren van deze omvang te synthetiseren.

"Het uiteindelijke doel van onderzoek op dit gebied is om erachter te komen hoe de snuitkever deze structuren zelf assembleert, omdat we dat met onze huidige technologie niet kunnen, Dr. Saranathan zei. "Het vermogen om deze structuren te produceren, die een hoge kleurgetrouwheid kunnen bieden, ongeacht de hoek van waaruit u het bekijkt, zal toepassingen hebben in elke industrie die zich bezighoudt met kleurproductie. We kunnen deze structuren gebruiken in cosmetica en andere pigmentaties om high-fidelity tinten te garanderen, of in digitale displays op uw telefoon of tablet, zodat u het vanuit elke hoek kunt bekijken en hetzelfde ware beeld kunt zien zonder enige kleurvervorming. We kunnen ze zelfs gebruiken om reflecterende bekleding voor optische vezels te maken om signaalverlies tijdens transmissie te minimaliseren."

Dr. Saranathan en Dr. Wilts onderzochten deze schubben om vast te stellen dat de schubben waren samengesteld uit een driedimensionale kristallijne structuur gemaakt van chitine (het belangrijkste ingrediënt in exoskeletten van insecten). Ze ontdekten dat de levendige regenboogkleuren op de schubben van deze snuitkever worden bepaald door twee factoren:de grootte van de kristalstructuur waaruit elke schaal bestaat, evenals het volume chitine dat wordt gebruikt om de kristalstructuur te vormen. Grotere schalen hebben een grotere kristallijne structuur en gebruiken een groter volume chitine om rood licht te reflecteren; kleinere schalen hebben een kleinere kristallijne structuur en gebruiken een kleiner volume chitine om blauw licht te reflecteren. Volgens Dr. Saranathan, die eerder meer dan 100 soorten insecten en spinnen hebben onderzocht en hun kleurgeneratiemechanismen hebben gecatalogiseerd, dit vermogen om tegelijkertijd zowel grootte- als volumefactoren te regelen om de geproduceerde kleur te verfijnen, is nog nooit eerder aangetoond bij insecten, en gezien de complexiteit ervan, is nogal opmerkelijk. "Het is anders dan de gebruikelijke strategie die door de natuur wordt gebruikt om verschillende tinten op hetzelfde dier te produceren, waar de chitinestructuren een vaste grootte en volume hebben, en verschillende kleuren worden gegenereerd door de structuur onder verschillende hoeken te oriënteren, die verschillende golflengten van licht weerkaatst, ' legde Dr. Saranathan uit.