在過(guò)去幾年中，3D技術(shù)一直應(yīng)用于自然界的研究，因?yàn)閽呙韬?D打印方法的精確度使得科學(xué)家能夠更加近距離地觀察由各種動(dòng)植物開(kāi)發(fā)的復(fù)雜而迷人的結(jié)構(gòu)和模式。這個(gè)領(lǐng)域的最新突破是關(guān)于澳大利亞的彩虹孔雀蜘蛛。一組研究人員使用納米3D打印技術(shù)來(lái)弄清楚它是如何產(chǎn)生多色彩虹顯示的，他們的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在可以用于各種工程應(yīng)用。

　　澳大利亞的孔雀蜘蛛可能是蜘蛛綱家族中最引人注目的成員，而彩虹孔雀蜘蛛是它們中最令人印象深刻的物種。雄性彩虹孔雀蜘蛛用醒目的彩色顯示器來(lái)吸引伴侶。五毫米的蜘蛛比孔雀更令人印象深刻，這是因?yàn)樗軌虺尸F(xiàn)全彩的彩虹。這是自然界唯一有能力的生物，對(duì)此，研究人員想知道它究竟是如何做到的。

　　這個(gè)研究項(xiàng)目是跨學(xué)科的合作，由加利福尼亞圣地亞哥大學(xué)斯克里普斯海洋學(xué)研究所的博士后研究人員Bor-Kai Hsiung領(lǐng)導(dǎo)。在Todd Blackledge和Matthew Shawkey的指導(dǎo)下，在Akron大學(xué)學(xué)習(xí)。對(duì)于他的博士論文， Hsiung在研究大自然是如何調(diào)制彩虹色的，他從極端的兩端接近了這個(gè)問(wèn)題。除了彩虹孔雀蜘蛛之外，他還研究了非彩虹色藍(lán)色狼蛛的解剖。

　　他接著組建了一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)，其中包括來(lái)自阿克倫大學(xué)、加州理工學(xué)院、內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校、比利時(shí)根特大學(xué)、荷蘭格羅寧根大學(xué)和澳大利亞的生物學(xué)家、物理學(xué)家和工程師。他們開(kāi)始著手確定彩虹孔雀蜘蛛的彩虹顏色是如何起作用的。研究小組利用光學(xué)和電子顯微鏡、高光譜成像、成像散射測(cè)量和光學(xué)建模。這些技術(shù)使他們能夠?qū)χ┲氲牟屎缟侨绾瓮ㄟ^(guò)其尺度創(chuàng)造出一些普遍的假設(shè)，然后轉(zhuǎn)向3D打印以便測(cè)試這些假設(shè)。

　　使用專(zhuān)門(mén)的納米3D打印技術(shù)構(gòu)建原型并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終證明彩虹色是由專(zhuān)門(mén)的腹部鱗片產(chǎn)生的。蜘蛛的鱗片結(jié)合了表面上的納米級(jí)衍射光柵結(jié)構(gòu)的翼型微觀三維輪廓。表面納米衍射光柵與尺度的微觀曲率之間的相互作用導(dǎo)致光分離和分離成其分量波長(zhǎng)，以產(chǎn)生強(qiáng)烈的彩虹色，并引起我們的注意。通過(guò)比現(xiàn)在人造工程技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的更精細(xì)的角度和更小的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)光的分離和隔離。

　　加州理工學(xué)院的研究合作者之一Radwanul Hasan Siddique說(shuō)：“作為一名工程師，我發(fā)現(xiàn)這些蜘蛛結(jié)構(gòu)色彩令人著迷，這些長(zhǎng)期進(jìn)化的復(fù)雜結(jié)構(gòu)如何能夠超越人類(lèi)工程學(xué)。即使采用高端制造技術(shù)，我們也無(wú)法復(fù)制確切的結(jié)構(gòu)。我不知道這些蜘蛛如何把這些奇特的結(jié)構(gòu)模式集合在一起！”

　　彩虹孔雀蜘蛛如何產(chǎn)生自己的小彩虹的發(fā)現(xiàn)可能被證明是工程和其他領(lǐng)域的重大發(fā)展，其規(guī)模機(jī)制可能會(huì)影響彩色和光線技術(shù)的新突破。研究結(jié)果可能有助于克服目前光譜操作的局限性，以及減小光譜儀的尺寸。這可以用于需要在一個(gè)非常小的封裝中進(jìn)行精細(xì)光譜分辨率的應(yīng)用，特別是空間探索任務(wù)的儀器或工業(yè)環(huán)境的可穿戴式化學(xué)探測(cè)系統(tǒng)。