您的位置:首頁 > 探索發(fā)現(xiàn) > 最耐熱動(dòng)物:75攝氏度沙漠中的撒哈拉銀蟻
利用電子顯微鏡檢查和離子束銑,余的研究小組發(fā)現(xiàn)螞蟻身體頂部和側(cè)邊都覆蓋有三角形截面的獨(dú)特形狀的毛發(fā),這使得它們可以以兩種方式保持涼爽。這些毛發(fā)在最高太陽輻射的可見光和近紅外光下是高度反射性的。這些毛發(fā)在電磁光譜紅外波段是高度放射性的,它們相當(dāng)于一個(gè)抗反射層,可以增強(qiáng)螞蟻通過熱輻射卸載多余熱量的能力,這主要是通過將身體的熱量釋放至冷卻的天空來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)螞蟻暴露在晴朗的天空就可以產(chǎn)生這種被動(dòng)冷卻效應(yīng)。
“為了方便理解熱輻射的效應(yīng),想象一下早上你起床時(shí)感受的寒冷。在下床的那一瞬間因熱輻射就丟失了一半的能量,因?yàn)槟闵眢w的溫度暫時(shí)比周圍環(huán)境要更高!毖芯咳藛T發(fā)現(xiàn),增強(qiáng)的太陽光譜反射性和提高的熱輻射效率將銀蟻的體溫有效地降低了5-10攝氏度!斑@些銀蟻可以操控這么廣的光譜范圍內(nèi)的電磁波這一事實(shí)展示了昆蟲看似簡單的生物學(xué)器官所具備的功能有多復(fù)雜!毖芯渴紫髡、余的博士研究生諾爾曼·石楠(Norman Nan Shi)這樣說道。
余和石與瑞士蘇黎世大學(xué)腦研究所的魯?shù)细瘛の杭{(Rudiger Wehner)教授、以及美國西雅圖華盛頓大學(xué)電子工程學(xué)教授蓋里·伯納德(Gary Bernard)合作進(jìn)行了這一項(xiàng)目,他們都是昆蟲生理學(xué)和生態(tài)學(xué)研究的專家。哥倫比亞大學(xué)工程小組設(shè)計(jì)和進(jìn)行了所有實(shí)驗(yàn)性工作,包括光學(xué)和紅外顯微鏡學(xué)和光譜學(xué)研究,熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)以及計(jì)算機(jī)模擬和仿真。目前他們正在研究如何將這項(xiàng)撒哈拉銀蟻研究里所學(xué)知識應(yīng)用于創(chuàng)造一個(gè)平的光學(xué)組件,或者稱“元表面”,后者包含一個(gè)納米光子元素的二維陣列,具有光學(xué)和熱能輻射特性。
余和他的研究小組計(jì)劃接下來拓展他們的研究至生活在極端環(huán)境的其它動(dòng)物或有機(jī)物,試圖學(xué)習(xí)這些生物面對這些極端環(huán)境條件的策略!皠(dòng)物進(jìn)化了不同的策略來感知和使用電磁波:深海魚有眼睛可以幫助它們在深水里移動(dòng)和捕食,蝴蝶利用翅膀里的納米結(jié)構(gòu)創(chuàng)造不同顏色,蜜蜂可以看見紫外線信號并作出回應(yīng),螢火蟲會使用閃光通信系統(tǒng),”余補(bǔ)充說道!盀榱烁兄蛘呖刂齐姶挪ǘM(jìn)化的器官在復(fù)雜度和有效性方面往往超越仿真人造設(shè)備。理解和利用這種自然設(shè)計(jì)概念可以加深我們對復(fù)雜生物系統(tǒng)的理解,從而激發(fā)創(chuàng)造新型科技的靈感!
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