螳螂蝦視覺系統(tǒng)為光學(xué)設(shè)備發(fā)展帶來靈感

螳螂蝦 本期Nature Photonics封面圖片

英國布里斯托爾大學(xué)的研究人員稱，螳螂蝦的視覺系統(tǒng)可能成為下一代DVD和CD播放器的仿生研究對(duì)象，為新設(shè)計(jì)帶來啟發(fā)。相關(guān)論文發(fā)表出版的《自然·光學(xué)》雜志上。

據(jù)介紹，這種海生甲殼綱動(dòng)物有著非同尋常的視力，具有現(xiàn)今人們已知?jiǎng)游镏衵ui復(fù)雜的視覺系統(tǒng)。它能夠分辨出12種顏色和多種形式的偏振光。相比之下，人類只能分辨出其中3種。

研究人員稱，螳螂蝦眼睛中具有特殊的光感細(xì)胞，其作用類似于光學(xué)試驗(yàn)中的1/4波片（波片：指能使互相垂直的兩光振動(dòng)間產(chǎn)生附加光程差的光學(xué)器件，通常由具有厚度的石英、方解石或云母制成），當(dāng)光波通過該細(xì)胞時(shí)就會(huì)發(fā)生偏振現(xiàn)象。這一功能使螳螂蝦的眼睛能將線偏振光和圓偏振光相互轉(zhuǎn)換。人造1/4波片在DVD和CD等播放器以及數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)中所起的作用也是如此。兩者不同之處在于，這些人造設(shè)備只對(duì)一種波長的光敏感，而螳螂蝦的眼睛則幾乎支持從近紫外到紅外之間的整個(gè)可見光光譜。

負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的英國布里斯托爾大學(xué)尼古拉斯·羅伯茨博士說，該研究*次從1/4波片結(jié)構(gòu)的角度對(duì)螳螂蝦的眼睛進(jìn)行了描述，并稱這種自然結(jié)構(gòu)的性能超越了人類至今所創(chuàng)造的一切光學(xué)結(jié)構(gòu)。

至于螳螂蝦的眼睛為何對(duì)圓偏振光如此敏感，科學(xué)家們表示尚不清楚。據(jù)了解，偏振光視覺在動(dòng)物中一般用于秘密溝通或收發(fā)性信號(hào)，以避免引起其它動(dòng)物尤其是天敵的注意。在黑暗之中或者渾濁的水下，這種能力還有助于尋找和捕捉獵物。

“zui讓人興奮的是它的結(jié)構(gòu)竟然如此簡單。”羅伯茨博士說，“這種由細(xì)胞膜構(gòu)成的自然結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)非人類合成結(jié)構(gòu)所能媲美。在未來，或許我們就能通過液體結(jié)晶和化學(xué)工程學(xué)方法模仿螳螂蝦的眼睛，制造出更強(qiáng)大易用的光學(xué)設(shè)備。”

在光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造中，螳螂蝦并不是*個(gè)仿生對(duì)象。就在不久前，有科學(xué)家受到龍蝦復(fù)眼結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，為天文望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)了一種新型X射線探測器