引言
網(wǎng)粒體是蝗蟲分泌的一種中空的微米尺度顆粒，顆粒的殼層上有緊密排布的凹坑結(jié)構(gòu)，使它的外形看起來很像足球或者富勒烯。蝗蟲不停的把網(wǎng)粒體往身體上涂抹，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)這樣做的一個(gè)重要原因是網(wǎng)粒體涂層能形成超疏水表面，從而防止蝗蟲被同類所分泌的粘稠排泄物所污染。生物學(xué)家預(yù)測具有自然界中最復(fù)雜結(jié)構(gòu)之一的網(wǎng)粒體一定還有其它諸多未知的功能，包括在光學(xué)、熱學(xué)、求偶等等方面。然而，局限于很難獲得大量的網(wǎng)粒體，關(guān)于網(wǎng)粒體功能的研究變得極其困難。
成果簡介
11月3日，Nature Communications在線發(fā)表題為“人造抗反射網(wǎng)粒體”（Ultra-antireflective Synthetic Brochosomes）的研究論文，通訊作者為浙江大學(xué)楊士寬研究員和賓夕法尼亞州立大學(xué)Tak-Sing Wong教授。
本文亮點(diǎn)：
提出了模板輔助、種子層誘導(dǎo)可控電沉積制備均一結(jié)構(gòu)網(wǎng)粒體大面積涂層的方法。網(wǎng)粒體的結(jié)構(gòu)包括直徑、凹坑尺寸和深度及凹坑數(shù)量準(zhǔn)確可調(diào)。通過實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)值模擬，揭示了網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)參數(shù)與抗反射特性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。設(shè)計(jì)了在可見和近紅外波段具有優(yōu)異抗反射特性的網(wǎng)粒體涂層。探索了網(wǎng)粒體涂層輔助蝗蟲逃避捕食者偵測的潛在功能。普適的網(wǎng)粒體制備策略適用于制備金屬、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物乃至多成分網(wǎng)粒體，為探索網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)在能源、催化、傳感、光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
圖文導(dǎo)讀
圖1.人造網(wǎng)粒體合成策略
a.人造網(wǎng)粒體合成路線示意圖。b. 單層膠體晶體模板。c. 雙層膠體晶體模板。d. 人工合成銀網(wǎng)粒體陣列。e. 雙層膠體晶體模板合成方法。（標(biāo)尺: 2 mm）
圖2. 人工合成網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)及控制
a, b. 2 mm銀網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)。c. 網(wǎng)粒體斷面揭示合成銀網(wǎng)粒體和自然界網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)的相似性。d. 通過控制電沉積電壓和時(shí)間控制凹坑深度。e. 網(wǎng)粒體上凹坑數(shù)量、尺寸與網(wǎng)粒體直徑的關(guān)聯(lián)。
圖3. 人造網(wǎng)粒體直徑、凹坑尺寸及數(shù)量控制。
在4.5 μm 網(wǎng)粒體上，制備了不同尺寸和數(shù)量的凹坑。
圖4. 人造網(wǎng)粒體的抗反射特性
a. 雙層膠體晶體模板、電沉積銀及去掉模板后的顏色變化。b. 網(wǎng)粒體涂層抗反射性能與其它參比樣品的比較。c. 凹坑尺寸對網(wǎng)粒體抗反射性能影響。d. 網(wǎng)粒體抗反射性能的角度弱依賴性。
圖5. 網(wǎng)粒體有可能輔助蝗蟲躲過捕食者的偵測及網(wǎng)粒體制備策略的普適性
a. 通過能夠模擬瓢蟲的視覺相機(jī)拍照發(fā)現(xiàn)瓢蟲很難區(qū)分網(wǎng)粒體涂層和蝗蟲食用的葉子。b. 不同蝗蟲分泌的結(jié)構(gòu)不同的網(wǎng)粒體的結(jié)構(gòu)參數(shù)都位于低反射區(qū)域。c. 網(wǎng)粒體合成策略適用于合成金屬、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物乃至多成分網(wǎng)粒體。
展望：
通過設(shè)計(jì)網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)，有望實(shí)現(xiàn)在中、遠(yuǎn)紅外抗反射涂層構(gòu)建，在太陽能高效利用及軍用隱身領(lǐng)域有應(yīng)用前景。網(wǎng)粒體合成方法的普適性將使不同成分的網(wǎng)粒體結(jié)構(gòu)在能源、催化、傳感及光電器件領(lǐng)域獲得重要應(yīng)用。
原文獻(xiàn)信息：https://www.nature.com/articles/s41467-017-01404-8#Fig5
