既轻又黑的蝶翼

朱崇恺

放大的蝴蝶翅膀，可以看到细腻的鳞片层

有的动物将黑色展现到了极致。一些蝴蝶的翅膀比木炭、新鲜沥青或其他常见的黑色物体暗10～100倍。美国杜克大学的研究人员在3月10日出版的《自然通讯》杂志上报告说，来自全球不同地区的超黑蝴蝶似乎产生了趋同进化。当光线照射到这些蝴蝶翼面时，仅有0.06%会被反射回来。不同于乌鸦的羽毛或者黑猫的毛，使轻盈的蝶翼如此黑暗的关键不是黑色素，而是由3D结构产生的效果。

肉眼看来蝴蝶翅膀的表面是平整的。但通过显微镜放大数千倍后，就能发现翅膀表面覆盖有布满网状凸起和小孔的鳞片，这些结构将光线引导到鳞片海绵状的内部。在那里，类似的组织将光不断散射，直到被吸收为止。这种3D结构能很好地吞噬光线，即使表面被涂成金色，超黑鳞片看起来仍会是黑色的。

虽然这些自然产生的黑色表面比不过人工合成的最黑材料——将10～50微米高的碳纳米管紧密堆积在一起，其表面可以吸收超过99.99%的入射光，但对研究人员来说，蝶翼的有趣之处在于其厚度仅为人工材料的几分之一，而在黑度上完全可以與最好的捕光纳米技术相抗衡。最终，这些发现可以帮助工程师设计更薄的超黑涂层，减少散射的光而又不会增加设备的重量。其应用场景可以是军事伪装，例如夜间看不见或无法被雷达探测到的隐形飞机;也可以是空间望远镜（类似哈勃望远镜）的内衬，用来观察遥远的恒星。

研究的下一步是弄清蝴蝶进化出超黑翅膀的原因。许多雄性蝴蝶的翅膀比雌性蝴蝶更黑，因此一种解释是为了更好地向潜在的伴侣炫耀——黑色区域与白色或彩色斑块接壤，可以如相框一样使明亮的斑点更显眼。