Repülő ékszerek: nanoszerkezetek lepkeszárnyon a fizika és a biológia között – Biró László Péter akadémikus tudományünnepi előadása videón
A leginkább szemet gyönyörködtető lepkék szárnyain megvillanó kék és zöld színeket nem festékanyagok keltik, hanem olyan nanoarchitektúrák, amelyek anyaguknál és szerkezetüknél fogva képesek befolyásolni a fény terjedését. Ezekről a fizikusok által fotonikus kristályoknak nevezett nanoszerkezetekről beszélt Biró László Péter, az MTA rendes tagja a Magyar Tudomány Ünnepén. Az előadáson készült videófelvétel megnézhető az mta.hu-n.
A fizikusok mintegy 30 éve fedezték fel a fotonikus kristályokat, az élővilág viszont 50 millió évvel korábban tette meg ugyanezt a felfedezést, és azóta is sikeresen alkalmazza – elsősorban a kék különböző árnyalatait – a lepkék szexuális kommunikációjában. A biológusok szerkezeti színként ismerik a fotonikus nanoarchitektúrák által keltett színt.
Mezei boglárka (Polyommatus dorylas), (fent) és ibolyaszín boglárka (Polyommatus thersites) (lent) hímek fényképe (bal oszlop) és a kék színt adó pikkelyek felszínéről készült elektronmikroszkópos felvételek (jobb oszlop) Forrás: MTA EK MFABiró László Péter kutatótársaival évekkel ezelőtt a fizika szemszögéből kezdte el vizsgálni a szerkezeti színnel rendelkező lepkék szárnypikkelyeiben található nanoarchitektúrákat, de fokozatosan felismerték, hogy nem lehet élőlényeket vizsgálni a biológia szempontjait figyelmen kívül hagyva. Tanulmányozták a biológiai változatosságot, ez meglepően szűkre szabott mértékben van jelen, színben (hullámhosszban) és időben (100 éven, azaz 300 generáción át). Ennek az a magyarázata, hogy a fajspecifikus színnek fontos szerepe van a szexuális kommunikációban, ezért pontos reprodukciójára van szükség, generációról generációra.
Ugyanakkor célzott spektroszkópos mérésekkel karakterisztikus földrajzi különbségek is kimutathatók az Ikarusz boglárka európai és az ázsiai populációinak kék színe között. Ugyanezen faj esetében a szexuális jelzőszín stabilitása messze meghaladja a pigmenteredetű mintázat stresszállóságát. Továbbá – meglepő módon – a bábok hosszú idejű hűtésével a nőstény lepkék is arra késztethetők, hogy a hímekre jellemző kék pikkelyeket növesszenek.
Biró László Péter fizikus, az MTA rendes tagja, az Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének kutatóprofesszora eredményes kutatói pályáját a különféle szén nanoszerkezetek: a fullerén, a szén nanocsövek és az atomi vékonyságú grafén vizsgálatával alapozta meg. Ezzel párhuzamosan a lepkék szárnyain előforduló, biológiai eredetű fotonikus kristályszerkezetek is a látókörébe kerültek, amelyek tanulmányozásával mind a biológia, mind a fizika szempontjából fontos eredményeket ért el.
Biró László Péter akadémikus tudományünnepi előadása alább nézhető meg.
