科學家們對蟬翅的結構和化學特性進行了研究。
很多生物結構不僅很精妙，而且非常實用，工程師們一直想要複製它們的獨特特徵。例如，許多昆蟲的翅膀具有防水、殺死微生物、光線反射和自我清潔功能。《先進材料界面》雜誌報道，研究人員發現，蟬翅上覆蓋的化合物有助於防水和殺死微生物。
研究人員主要觀察了兩種蟬（Neotibicen pruinosus casinnii和Magicicada casinnii）的翅膀的物理、化學特徵。Np是一種年生蟬，Mc每17年從土壤中鑽出來一次。此前的研究表明，兩種蟬的翅膀上都有一種高度有序的微觀柱狀結構，即納米柱。納米柱有助於提高翅膀的疏水性，並可能對抑制翅膀上的微生物有作用。
項目負責人、美國伊利諾伊大學香檳分校昆蟲學教授Marianne Alleyne說：“雖然此前我們已經對蟬翅的表面結構多有了解，但它的化學結構還是一個謎。”
為了研究蟬翅的納米柱化學信息，分析化學家Jessica Román-Kustas使用了一種特殊的分析方法：她在不破壞蟬翅整體結構的前提下，利用溶劑-微波法在逐步提取了翅膀表面的化合物。
Kustas解釋說：“我們在不同階段提取、分析了翅膀表面的所有化合物，並觀察了納米柱結構的相應變化。”
Kustas等發現，蟬翅上覆蓋著一層由碳氫化合物、脂肪酸和含氧分子（如甾醇、醇和酯）組成的混合物。納米柱深處含有最豐富的含氧分子，而碳氫化合物和脂肪酸則構成了最外層的納米柱層。
Alleyne說：“在蟬翅表面發現這些特殊的分子並不令人驚訝。碳氫化合物和脂肪酸在昆蟲表皮上相當普遍。兩種蟬的表面化學物質的比例不同，納米結構也不同。”
Kustas等還發現，表面化學物質的變化也改變了納米柱的結構特徵。在Np的翅膀中，當化學物質被提取出來後，納米柱開始相互轉移，最後形成了一個略平行的結構。這使得蟬翅的潤溼性和抗生物特性都發生了改變。而在Mc的蟬翅中，納米柱較短，表面的疏水化合物比例較高。並且納米柱的結構取向不會因表面物質的提取而改變。
Alleyne表示，雖然只是初步研究，但他們取得的成果已經足夠為研究人員瞭解結構-化學-功能的相互作用注入新思路。研究人員希望能在未來能設計出具有相同表面特徵的人工結構，從而推動農業、醫學等領域的發展。
期刊編號：2196-7350
原文鏈接：https://phys.org/news/2020-04-reveals-unique-physical-chemical-properties.html
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