Усики, ноги и полоски на спине креветки-доктора (Lysmata amboinensis) сияют яркой, насыщенной белизной. Цветной слой в панцире рачка отражает до 80 % падающего света, тем самым преодолевая фундаментальную физическую проблему. На самом деле покрытие толщиной всего в несколько микрометров слишком тонкое, чтобы создавать такое сильное отражение.
Однако, если пигменты расположены так плотно друг к другу, что образуют замкнутый слой даже при столь малой толщине, то соседние пигментные частицы взаимодействуют через квантовые эффекты. При этои они поглощают значительную часть света. Если же пигменты расположены дальше друг от друга, слой становится "дырявым" и рассеивает меньше света.
Команда Бенджамина А. Палмера сообщает в Nature Photonics, что расшифровала, как креветка обманывает физику и создает тонким слоем пигмента сияющий белый цвет. Секрет кроется в сферах размером около 300 нм с высокоупорядоченной внутренней структурой. Они состоят из молекул изоксантоптерина, расположенных в спицеобразных волокнах, выступающих на поверхность из центра шариков.
Сферы чрезвычайно плотно упакованы в слоях хромофоров, несущих пигмент клеток кожи креветок толщиной около 5 мкм. Это должно вызвать эффект, известный как «оптическое сгущение», благодаря которому близко расположенные сферы поглощают большую часть света.
Однако этому препятствует структура спиц, которая повсюду удерживает плоскую молекулу изоксантоптера параллельно поверхности сферы. Поэтому показатель преломления материала изменяется в зависимости от направления, в котором на него падает свет. Это подавляет взаимодействие друг с другом отдельных сильно структурированных шариков.
Моделирование показало, что они отражают примерно в два раза больше света, чем неструктурированные сферы из того же материала, который вовсе не будет белым: из-за их плотной, неразрывной упаковки интерференционные эффекты будут создавать так называемый структурный цвет. Вместо белого полоса на спине креветки, вероятно, будет зелено-голубой, как опал, который также состоит из сфер размером около 300 нм.
