Maailma ei ole mustavalkoinen. Silmämme erottavat jopa miljoonia eri värisävyjä.

Tämä on mahdollista silmissämme olevien Müllerin solujen johdosta. Ne toimivat ikään kuin luonnollisina valokaapeleina, jotka tuovat valon aistinsoluille. Müllerin solut on asennettu silmiin tulevan valon ja aistinsolujen väliin.

Aistinsolut on tämän vuoksi asennettu niin, että niistä lähtevät, aivoihin tietoa siirtävät solujen hermoradat tulevat valoa kohden ja sukeltavat sitten näköhermoon aiheuttaen näin niin sanotun ”sokean täplän”, jolla ei käytännön näkemisen kannalta juurikaan ole merkitystä, päinvastoin, sillä jos ne olisivat kuin mustekaloilla, värinäkö, kuvan terävyys ym. kärsisivät!

Luonto on täynnä eri tavoin syntyvää väriloistoa, välkkymistä
ja kauneutta
Väriloisto luonnossa vaikuttaa ylitsepursuavan runsaalta. Mitä enemmän sitä on tutkittu, sitä hienostuneemmaksi ja monimutkaisemmaksi se on osoittautunut.

Pinnallisesti yksinkertaiselta näyttävä värien kirjo on osoittautunut hyvin haasteelliseksi ymmärtää. Miksi trooppiset kalat ovat värikkäämpiä kuin viileämpien vesien kalat? Kuinka perhosten väriloisto säilyy niiden kuoltua? Miten sudenkorennot ja kuoriaiset saavat aikaan sädehtivän sinisenä, vihreänä tai kultaisena välkkyvän loistonsa?

Hieman yksinkertaistaen voidaan sanoa, että eläinten väritys muodostuu pääosin kahdella tavalla: joko kemiallisesti tai mekaanisesti.

Kemiallisesti väri muodostuu pigmenteistä, jotka voivat olla peräisin eläimen ravinnosta, ympäristöstä tai ne voivat olla sisäsyntyisiä. Näistä saadaan kuitenkin vain kolme väriä, musta, keltainen ja punainen.

Välkkyvä väriloisto kuten sateenkaaren ja sinisten sävyjen heijastumat saadaan aikaan mekaanisesti. Välkehdintä on peräisin eläinten pintakudoksen hienorakenteesta sekä karvoista, höyhenistä ja suomuista. Tällöin puhutaan rakenteellisista tai interferenssin synnyttämistä väreistä, koska ne syntyvät, kun auringonvalon spektri suodattuu ja valo taittuu eri kudosten mikroskooppisten prismankaltaisten rakenteiden tai hienojen levyjen toimesta. Nämä rakenteet ovat kooltaan metrin miljoonasosaakin pienempiä ja päästävät läpi kulloinkin vain tiettyä valon aallonpituutta ja näin väri välkkyy, kun eläin liikkuu tai sitä tarkastellaan eri näkökulmista.

Pienen pienten suomujen muodostamat monimutkaiset rakenteet muistuttavat eräänlaista ”pärekattoa” ja mahdollistavat tällaisen värien ilotulituksen.

Vaateteollisuus on aina kopioinut mielellään näitä kuvioita luonnosta, jo ennen kuin niitä päästiin tekemään keinotekoisesti nanotekniikan avulla.

Nanotekniikka on mahdollistanut muun muassa uv-säteilyä kestävien tuotteiden valmistuksen
Kun perhosen siipeä kosketaan sormella, tuolloin sormeen tarttuva ”puuteri” ei ole väripigmenttiä vaan ikään kuin näitä siiven mikroskooppisen ”pärekaton” päreitä. Nämä "päreet" ovat rakenteeltaan hyvin monimutkaisia. Ne ovat samanaikaisesti sekä onttoja että sylinterimäisiä ja juovaisia, jotta ne pystyvät taittamaan valoa halutulla tavalla ja valitsemaan kulloinkin tarvittavia valon aallonpituuksia ja samalla saattamaan pinnan välkehtimään.

Tämä selittää myös miksi keräilijän perhoset säilyttävät värinsä, jos ne varastoidaan pimeässä. Nämä värityksen aikaansaavat suomut eli ”päreet” hajoavat hyvin hitaasti.

Myös linnun sulkien väriloisto voi säilyä samasta syystä, mutta välkehdintä sen sijaan ei. Värien välkehdintä kertoo myös linnun terveydentilan.

Morphoperhosen loistava sininen välkehdintä inspiroi kanadalaista nanotekniikan turvajärjestelmiä kehittävää yritystä suunnittelemaan vallankumouksellisen järjestelmän väärennettyjen seteleiden valmistamisen estämiseksi.

Siihen ei tarvita mustetta eikä kemikaaleja. Nerokas järjestelmä hyödyntää valon taittumista urissa, jotka ovat kooltaan nanotasoa eli 1500 kertaa hiuksen läpimittaa pienempiä.

Tämä on väärentäjien kauhu ja aiheuttaa katastrofin 650 miljardin dollarin arvoiselle rahanväärentämisteollisuudelle.

Parempi kuin hologrammi
Miten perhosen siipi ja seteliraha liittyvät toisiinsa muuten kuin keveytensä ansiosta?

Uusi NOtES-teknologia matkii Morphoperhosen siiven nanokokoisia uria, joilla se heijastaa ympäristön valoa välkehtivän sinisenä. Värivaikutelmaa ei voida kopioida kopiokoneella. Setelien lisäksi tällä tekniikalla voidaan tehdä kuvia luottokortteihin, konserttilippuihin, passeihin, lääkepakkauksiin, elektroniikkakomponentteihin ja lentokoneen osiin. Näin voidaan tehokkaasti torjua erilaisia väärennöksiä. Tekniikka on hologrammia varmempi ja ekologisempi, sillä siinä ei käytetä väripigmenttiä eikä kemikaaleja.

Lisäetu on, että kuva voi olla joko silmin nähtävissä mutta myös vain erikoisen lukijalaitteen havaittavissa. Hieno esimerkki biomimiikan mahdollisuuksista.

Perhosen siivissä on muitakin ihmeitä, kuten vettä hylkivä pinta
Yhdysvaltalaiset insinöörit ovat kehittäneet äärimmäisen hyvin vettä hylkivän pinnan. He saivat idean perhosten siivistä. Tämä uusi superhylkivä pinta pitää vaatteet kuivina ja estää lentokoneiden moottoreiden jäätymistä.

Uurtamalla pieniä uria silikonipinnalle, vesi saatiin pomppaamaan siitä 40 % tehokkaammin kuin mihin aikaisemmilla tekniikoilla oli kyetty.

Luonnossa samanlaiset urat on todettu Morphoperhosen siivissä. Soveltamalla näitä uria metalleihin, kankaisiin ja keramiikkaan saadaan uusi sukupolvi vettähylkiviä tuotteita aina teltoista tuuliturbiineihin. Uskomme, että nämä ovat kaikkein vettähylkivimpiä materiaaleja mitä toistaiseksi on kehitetty, totesi professori Kripa Varanasi Nature -tiedelehdessä. Mitä nopeammin pisarat pomppaavat anorakiltasi, sen kuivempana se pysyy. Sähkölinjat eivät enää jäädy eikä korroosio iske niihin entisellä tavalla.

Salaisuus on rakenteessa, joka sekä lisää pisaran kosketuspintaa että samalla saa sen pomppaamaan pois nopeammin. Tämä tapahtuu hajottamalla pisara epäsymmetrisiin osiin.

Kun näitä rakenteita on kokeiltu alumiini- ja kuparioksidirakenteisiin, ne hylkivät vettä 40 % nopeammin kuin aikaisempi, lotuksen lehden rakenteeseen perustunut malli. Hyvin alhaisissa lämpötiloissa vesi pomppasi pois ennen kuin se ehti jäätyä – tästä on hyötyä lentokoneiden moottoreissa. Tällainen pinnoite voidaan laittaa turbiinien siipiin tuulipuistoissa ja näin lisätä niiden tehoa.

Lisää ihmeellisistä eläimistä on kirjassani Eläimet opettavat ja TV7:n samannimisessä sarjassa, joka on katsottavissa kanavan arkistosta (arkki). Uutuuskirjastamme Game over Darwin! The Revolution in Origins Sciences selviää lisää perusteluja, jotka vahvistavat luomisen ja Luominen -tiedelehdestä saat aina uusimmat tiedot Jumalan ihmeellisistä töistä.

Pekka Reinikainen