自然界中的“纳米高手”(2)
透镜被用来聚焦和反射负载数字通讯信号的光线。科学家说，海蛇尾的光线聚焦能力是现有人工透镜的20倍，通过研究海蛇尾，可能会增加光纤维传送的信息量。
细菌：世界上“跑”得最快的生物
细菌的个头虽小，但它们的运动速度却相当惊人，许多细菌每秒钟前行数十微米，一种被称作逗点弧菌的，每秒钟可向前游动100微米。不能小看这个数字，它相当于细菌自身体长的50倍；而一个人类运动员每秒钟只能向前跑5，4倍于其体长的距离；即使是擅长短跑的猎豹，这个数字也只能达到25倍。从这个意义上讲，细菌应当是世界上“跑”得最快的生物。
细菌世界的成员众多，其运动方式和机制上也存在差异，但大部分能够运动的细菌都是依靠自身的运动器官——鞭毛的作用。鞭毛是一种长的蛋白丝状物，它附着于细菌的外表，一般长15～20微米、直径20纳米左右。
细菌鞭毛的功能相当于船的螺浆，在水中可以高速旋转从而推动菌体前行，因此水中是鞭毛细菌自由驰骋的天地。鞭毛的旋转速度非常快，每秒钟旋转200～1000多转，比一般的电动机要快得多，鞭毛的高速旋转是由其附着于菌体上的基体旋转带动的，基体实际上就是鞭毛的基部，它由一个中轴套上2个或4个环构成，镶嵌固定在细菌的体表(细胞膜和细胞壁)中。
, 百拇医药
在科学家的眼中，基体简直就是一台精巧的纳米分子马达，但这个马达并不是靠电流驱动，而是用伴随着细胞膜两侧质子梯度的消失产生的生物能量ATP来驱动。细菌的鞭毛马达还可以转向(从反时针旋转变为顺时针旋转)，从而使菌体发生翻滚，进而改变细菌的运动方向。事实上，细菌在游动时也并不是单纯地一直朝前游，而是伴随着不时地随机翻滚转向，但从表观上看仍表现为细菌的前行。
自由行走于水上的水黾
小型水生昆虫水黾被喻为“池塘中的溜冰者”，因为它不仅能在水面上滑行，而且还会像溜冰运动员一样在水面上优雅地跳跃和玩耍。它的高明之处是，既不会划破水面，也不会浸湿自己的腿。
水黾是如何练就如此水上绝技?
对此，中国科学院化学所研究员江雷在国际权威期刊《自然》杂志上发表论文，揭开了水黾“水上轻功”的奥秘，并认为水黾腿部特殊的微纳米结构才是真正原因。
, 百拇医药
水黾属于水生半翅目类昆虫，因种类不同，大小也各不一样。一只中等大小的水黾重约30毫克，水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量，这就是该种昆虫具有非凡浮力的原因所在。
江雷领导的研究小组在高倍显微镜下发现，水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。这些像针一样的微米刚毛的表面上形成螺旋状纳米结构的构槽，吸附在构槽中的气泡形成气垫，这些气垫阻碍了水滴的浸润，宏观上表现出水黾腿的超疏水特性(超强的不沾水的特性)。正是这种超强的负载能力使得水黾在水面上行动自如，即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。
这一新的发现将有助于在将来设计出新型的微型水上交通工具。
利用“罗盘”定位的蜜蜂
研究表明，包括蜜蜂、海龟等在内的许多生物体内都存在着纳米尺寸的磁性颗粒。这些磁性纳米颗粒对于生物的定位与运动行为具有重要意义。最新的科学研究发现，蜜蜂的腹部存在着磁性纳米粒子，这种磁性的纳米粒子具有类似指南针的功能，蜜蜂利用这种“罗盘”来确定其周围环境，利用在磁性纳米粒子中存储的图像来判明方向。当蜜蜂采蜜归来时，实际上就是把自己原来存储的图像和沿途所见的图像进行对比。如果两个图像一致，即可据此来判断出蜂巢的所在。
, 百拇医药
利用这种纳米磁性颗粒进行导航，蜜蜂可以完成数千米的旅程。
五彩斑斓的蝴蝶
蝴蝶因为其翅膀上变化多端、绚烂美妙的花纹使人着迷。这也让生物学家们感到疑惑：蝴蝶令人眼花缭乱的颜色是如何形成的，又有什么不同的意义呢?
最近，荷兰格罗宁根大学的希拉尔多博士发现了解决这个问题的通道。在研究了菜粉蝶和其他蝴蝶翅膀的表面后，希拉尔多博士揭示了这个秘密：翅膀上的纳米结构正是蝴蝶的“色彩工厂”。
他的研究表明，蝴蝶翅膀上炫目的色彩来自一种微小的鳞片状物质，它们就像圣诞树上小小的彩灯，在光线的照耀下能折射出斑斓的色彩。蝴蝶翅膀上的颜色其实是一种身份的标志。不同颜色的翅膀，让形色万千的蝴蝶能在很远的地方就可以识别出同伴，甚至辨别出对方是雄是雌。
通过电子显微镜的观察，希拉尔多博士发现粉蝶翅膀的结构非常奇特；尽管不同种类的蝴蝶，鳞片的结构不同，但彼此之间还是有共同特征。一般来说，蝴蝶翅膀由两层仅有3～4微米厚的鳞片组成，上面一层鳞片像微小的屋瓦一样交替，每个鳞片的构造也很复杂。而下一层则比较光滑。蝴蝶翅膀这种井然有序的安排形成了所谓的光子晶体，也就是纳米结构。通过这种结构，蝴蝶翅膀能捕捉光线。仅让某种波长的光线透过。这便决定了不同的颜色。
, 百拇医药
会吐丝的蜘蛛
蜘蛛网常常出现在长久没有清扫的房间角落。对于普通人而言，蜘蛛网并不是什么了不起的东西，用扫帚轻轻一拂，蛛网就被扫掉了。但是蜘蛛丝本身确实是大自然的奇迹。自然界中的蜘蛛丝直径有100纳米左右，是真正的纯天然纳米纤维。如果用蜘蛛丝制成和普通钢丝绳一样粗细的绳索，可以吊起上千吨重的物体，其强度能与钢索相媲美。
除了用于捕捉飞虫外，几乎所有的蜘蛛都还用蛛丝作为指路线、安全绳、滑翔索。蜘蛛的腹部通常有几种腺体，被称为吐丝器。各种腺体产生不同类型蛛丝，腺体顶端有喷丝头，其上有数千只小孔，喷出的液体一遇空气即凝结成黏性强、张力大的蛛丝。通常，1000根蛛丝合并后比人的头发丝还要细1/10。
责任编辑 赵 菲, 百拇医药(沈海军)
细菌：世界上“跑”得最快的生物
细菌的个头虽小，但它们的运动速度却相当惊人，许多细菌每秒钟前行数十微米，一种被称作逗点弧菌的，每秒钟可向前游动100微米。不能小看这个数字，它相当于细菌自身体长的50倍；而一个人类运动员每秒钟只能向前跑5，4倍于其体长的距离；即使是擅长短跑的猎豹，这个数字也只能达到25倍。从这个意义上讲，细菌应当是世界上“跑”得最快的生物。
细菌世界的成员众多，其运动方式和机制上也存在差异，但大部分能够运动的细菌都是依靠自身的运动器官——鞭毛的作用。鞭毛是一种长的蛋白丝状物，它附着于细菌的外表，一般长15～20微米、直径20纳米左右。
细菌鞭毛的功能相当于船的螺浆，在水中可以高速旋转从而推动菌体前行，因此水中是鞭毛细菌自由驰骋的天地。鞭毛的旋转速度非常快，每秒钟旋转200～1000多转，比一般的电动机要快得多，鞭毛的高速旋转是由其附着于菌体上的基体旋转带动的，基体实际上就是鞭毛的基部，它由一个中轴套上2个或4个环构成，镶嵌固定在细菌的体表(细胞膜和细胞壁)中。
, 百拇医药
在科学家的眼中，基体简直就是一台精巧的纳米分子马达，但这个马达并不是靠电流驱动，而是用伴随着细胞膜两侧质子梯度的消失产生的生物能量ATP来驱动。细菌的鞭毛马达还可以转向(从反时针旋转变为顺时针旋转)，从而使菌体发生翻滚，进而改变细菌的运动方向。事实上，细菌在游动时也并不是单纯地一直朝前游，而是伴随着不时地随机翻滚转向，但从表观上看仍表现为细菌的前行。
自由行走于水上的水黾
小型水生昆虫水黾被喻为“池塘中的溜冰者”，因为它不仅能在水面上滑行，而且还会像溜冰运动员一样在水面上优雅地跳跃和玩耍。它的高明之处是，既不会划破水面，也不会浸湿自己的腿。
水黾是如何练就如此水上绝技?
对此，中国科学院化学所研究员江雷在国际权威期刊《自然》杂志上发表论文，揭开了水黾“水上轻功”的奥秘，并认为水黾腿部特殊的微纳米结构才是真正原因。
, 百拇医药
水黾属于水生半翅目类昆虫，因种类不同，大小也各不一样。一只中等大小的水黾重约30毫克，水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量，这就是该种昆虫具有非凡浮力的原因所在。
江雷领导的研究小组在高倍显微镜下发现，水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。这些像针一样的微米刚毛的表面上形成螺旋状纳米结构的构槽，吸附在构槽中的气泡形成气垫，这些气垫阻碍了水滴的浸润，宏观上表现出水黾腿的超疏水特性(超强的不沾水的特性)。正是这种超强的负载能力使得水黾在水面上行动自如，即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。
这一新的发现将有助于在将来设计出新型的微型水上交通工具。
利用“罗盘”定位的蜜蜂
研究表明，包括蜜蜂、海龟等在内的许多生物体内都存在着纳米尺寸的磁性颗粒。这些磁性纳米颗粒对于生物的定位与运动行为具有重要意义。最新的科学研究发现，蜜蜂的腹部存在着磁性纳米粒子，这种磁性的纳米粒子具有类似指南针的功能，蜜蜂利用这种“罗盘”来确定其周围环境，利用在磁性纳米粒子中存储的图像来判明方向。当蜜蜂采蜜归来时，实际上就是把自己原来存储的图像和沿途所见的图像进行对比。如果两个图像一致，即可据此来判断出蜂巢的所在。
, 百拇医药
利用这种纳米磁性颗粒进行导航，蜜蜂可以完成数千米的旅程。
五彩斑斓的蝴蝶
蝴蝶因为其翅膀上变化多端、绚烂美妙的花纹使人着迷。这也让生物学家们感到疑惑：蝴蝶令人眼花缭乱的颜色是如何形成的，又有什么不同的意义呢?
最近，荷兰格罗宁根大学的希拉尔多博士发现了解决这个问题的通道。在研究了菜粉蝶和其他蝴蝶翅膀的表面后，希拉尔多博士揭示了这个秘密：翅膀上的纳米结构正是蝴蝶的“色彩工厂”。
他的研究表明，蝴蝶翅膀上炫目的色彩来自一种微小的鳞片状物质，它们就像圣诞树上小小的彩灯，在光线的照耀下能折射出斑斓的色彩。蝴蝶翅膀上的颜色其实是一种身份的标志。不同颜色的翅膀，让形色万千的蝴蝶能在很远的地方就可以识别出同伴，甚至辨别出对方是雄是雌。
通过电子显微镜的观察，希拉尔多博士发现粉蝶翅膀的结构非常奇特；尽管不同种类的蝴蝶，鳞片的结构不同，但彼此之间还是有共同特征。一般来说，蝴蝶翅膀由两层仅有3～4微米厚的鳞片组成，上面一层鳞片像微小的屋瓦一样交替，每个鳞片的构造也很复杂。而下一层则比较光滑。蝴蝶翅膀这种井然有序的安排形成了所谓的光子晶体，也就是纳米结构。通过这种结构，蝴蝶翅膀能捕捉光线。仅让某种波长的光线透过。这便决定了不同的颜色。
, 百拇医药
会吐丝的蜘蛛
蜘蛛网常常出现在长久没有清扫的房间角落。对于普通人而言，蜘蛛网并不是什么了不起的东西，用扫帚轻轻一拂，蛛网就被扫掉了。但是蜘蛛丝本身确实是大自然的奇迹。自然界中的蜘蛛丝直径有100纳米左右，是真正的纯天然纳米纤维。如果用蜘蛛丝制成和普通钢丝绳一样粗细的绳索，可以吊起上千吨重的物体，其强度能与钢索相媲美。
除了用于捕捉飞虫外，几乎所有的蜘蛛都还用蛛丝作为指路线、安全绳、滑翔索。蜘蛛的腹部通常有几种腺体，被称为吐丝器。各种腺体产生不同类型蛛丝，腺体顶端有喷丝头，其上有数千只小孔，喷出的液体一遇空气即凝结成黏性强、张力大的蛛丝。通常，1000根蛛丝合并后比人的头发丝还要细1/10。
责任编辑 赵 菲, 百拇医药(沈海军)