哈佛大学和海洋生物实验室(MBL)的科学家希望对天然纳米级光子装置的新理解，使小型海洋动物能够动态改变其颜色，这将为战场上的士兵提供更好的保护性伪装。

墨鱼被称为“海洋变色龙”，可以迅速改变皮肤的颜色和图案，帮助它融入周围环境，躲避捕食者。在1月29日发表的一篇论文中英国皇家学会界面杂志，哈佛mbl团队报告了乌贼变色方式背后复杂的生物分子纳米光子系统的新细节．

哈佛大学工程与应用科学学院(SEAS)塔尔家族生物工程和应用物理学教授、哈佛大学威斯生物激励工程研究所的核心教员凯文·基特·帕克说:“大自然很久以前就解开了适应性伪装的谜题。”“现在的挑战是对这个系统进行逆向工程，使其具有成本效益，合成系统适合大规模生产。”

除了军用伪装的纺织品，这些发现还可以应用于油漆、化妆品和消费电子产品的材料。

墨鱼(Sepia officinalis)是一种头足类动物，就像乌贼和章鱼一样。被称为色素团的神经控制的色素器官可以根据视觉线索改变外观，但科学家们对使这种自适应着色成为可能的生物、化学和光学功能还不完全了解。

为了调节颜色，墨鱼依赖于三个垂直排列的光学组件:白光团，一个近乎完美的光散射器，在整个可见光谱上均匀地反射光线;虹膜，一种由一堆薄膜组成的反射器;还有染色质团。哈佛大学海洋环境研究所生物工程助理研究员、合著者莱拉·f·德拉维说，这种分层使动物的皮肤能够选择性地吸收或反射不同颜色的光。

德拉维说:“色素体以前被认为是一种色素器官，只起到选择性滤色器的作用。”“但我们的研究结果表明，它们发挥着更复杂的作用;它们含有发光蛋白纳米结构，使墨鱼能够快速而精细地改变皮肤色素沉着。”

当墨鱼启动它的着色系统时，每个色素团都会扩张;表面面积的变化可以达到500%。哈佛- mbl团队表明，在色素团内部，系留的色素颗粒通过吸收、反射和荧光调节光线，实际上发挥了纳米级光子元素的作用，即使色素团大小发生变化。

“墨鱼使用了一种巧妙的方法来制备材料组成和结构，这是我们从未在工程显示中使用过的，”共同作者伊芙琳·胡(Evelyn Hu)说，她是SEAS应用物理和电气工程的塔尔-科因教授。“对我们来说，复制墨鱼使用的机制是极具挑战性的。例如，我们还不能设计出具有弹性的材料，使其表面积膨胀500%。如果我们能够做到这一点，膨胀材料和未膨胀材料的丰富色彩将会有巨大的不同——想象一个气球的拉伸和收缩。墨鱼可能已经找到了一种方法，通过成为一个‘主动’发光体(荧光体)来弥补颜色丰富度的变化，而不是简单地通过被动反射来调节光线。”

该团队还包括马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的Roger Hanlon和他的同事。汉龙的实验室多年来一直在研究墨鱼和其他无脊椎动物的自适应着色。

汉龙说:“墨鱼皮肤的动态图案和变化速度是独一无二的。”“破译色素和反射器在柔软、灵活的皮肤中的相对作用是将驱动原理转化为材料科学和工程的关键步骤。这个合作项目扩大了我们的研究范围，并发现了一些有用的惊喜，比如连接单个色素颗粒的系绳系统。”

帕克是一名预备役军人，曾在阿富汗执行过两次任务。对他来说，利用墨鱼为新型军用迷彩找到一种受生物学启发的设计，不仅仅是一种学术追求。他亲身体会到，糟糕的伪装模式可能会在战场上夺去生命。

帕克说:“纵观历史，人们一直梦想拥有一套‘隐形西装’。”“大自然解决了这个问题，现在轮到我们复制这个天才了，像墨鱼一样，我们可以避开捕食者。”

除了Parker, Hu, Hanlon和Deravi, Interface论文的合著者还有:Andrew P. Magyar, Hu团队的前博士后学生;帕克小组的研究生肖恩·p·希伊(Sean P. Sheehy);George R. R. Bell, Lydia M. Mäthger, Stephen L. Senft, Trevor J. Wardill和Alan M. Kuzirian，他们都在海洋生物实验室的感觉生理学和行为项目中与Hanlon合作。

这项工作得到了美国国防高级研究计划局、美国国家科学基金会(NSF)支持的哈佛纳米科学与工程中心、美国国家科学基金会支持的哈佛材料研究科学与工程中心以及空军科学研究办公室的部分支持。