色彩鲜艳的澳大利亚孔雀蜘蛛（Maratus spp.）以其华丽的求爱表演吸引了即使是最害怕蜘蛛的观众，这些求爱表演包括各种复杂的身体颜色、图案和动作——对许多物种来说，所有这些都挤在不到5毫米的微型身体里。然而，这些显示器不仅仅看起来漂亮，它们还激发了人类在技术上产生颜色的新方法。
一种孔雀蜘蛛——彩虹孔雀蜘蛛（Maratus robinsoni）——尤其令人印象深刻，因为它在雄性向雌性求爱时展示了强烈的彩虹色信号。这是自然界中已知的第一个雄性使用整个彩虹色来吸引雌性交配的例子。但是雄性是如何形成彩虹的呢？
多元化团队寻求答案
找出答案本质上是跨学科的，所以熊宝凯博士——现在是加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的博士后学者——在他还是阿克伦大学综合生物科学博士项目的博士生时，在Todd Blackledge博士和Matthew Shawkey博士（现在在根特大学）的指导下组建了一个包括生物学家、物理学家和工程师在内的团队。并得到了UA仿生学研究与创新中心的支持。该团队包括来自美国UA，斯克里普斯海洋学研究所，加州理工学院（Caltech），内布拉斯加大学林肯分校(UNL) -比利时（根特大学），荷兰（格罗宁根大学）和澳大利亚的研究人员，以发现彩虹孔雀蜘蛛如何产生这种独特的彩虹信号。
熊宝凯博士
研究小组利用光学和电子显微镜、高光谱成像、成像散射测量和光学建模等技术研究了蜘蛛的光子结构，从而对蜘蛛的鳞片如何产生如此强烈的彩虹产生了假设。然后，该团队使用尖端的纳米3D打印技术制造了不同的原型，以测试和验证其假设。
一切都在腹肌里
最后，研究小组发现，这种强烈的彩虹色来自蜘蛛腹部特殊的鳞片。这些尺度结合了类似机翼的微观三维轮廓和表面上的纳米级衍射光栅结构。正是表面纳米衍射光栅和尺度的微观曲率之间的相互作用，使光能够以更小的角度和更小的距离分离和隔离为其组成波长，这是目前工程技术所无法做到的。
迪米特里·德海恩博士兴奋地说：“谁知道这么小的生物会用极其复杂的机制产生如此强烈的彩虹色，这将激发光学工程师的灵感。”Deheyn是斯克里普斯海洋学研究所熊的博士后导师，也是这项研究的合著者。
对于熊先生来说，这个发现并不是那么出人意料。
托德·布莱克利奇博士
“在我的博士论文中，我想解决的一个主要问题是‘大自然是如何调节彩虹色的？“从仿生学的角度来看，要完全理解和解决一个问题，就必须考虑到两端的极端情况。因此，在研究了没有彩虹色的蓝色狼蛛之后，我有目的地选择研究这些具有强烈彩虹色的小蜘蛛。”
自然与科学
这些微小彩虹背后的机制可能会激发新的色彩技术，但如果没有将基本的自然历史与物理和工程相结合的研究，就不会发现。
生物学教授布莱克利奇说：“将如此多样化的研究专业知识汇集在一起，了解大自然令人难以置信的多样性，然后将这些知识应用于人类技术，这正是UA仿生学研究与创新中心的全部内容。”
蜘蛛照片由合作者Jurgen Otto提供。
当被问及这项研究如何改变研究人员未来研究生物光子结构的方式时，Shawkey指出：“我们有时会忘记，数学光学模型虽然是关键的工具，但也是需要测试的假设。”“纳米级3D打印使我们能够通过实验验证我们的模型，这真的很令人兴奋。我们希望这些技术在未来变得普遍。”
蜘蛛超越人类设计
“作为一名工程师，我发现这些蜘蛛结构颜色的迷人之处在于，这些长期进化的复杂结构如何仍然优于人类工程，”加州理工学院博士后学者、这项研究的合著者拉德瓦努尔·哈桑·西迪克博士补充道。“即使使用高端制造技术，我们也无法复制出精确的结构。我想知道蜘蛛最初是如何组装这些奇特的结构图案的！”
来自这些超虹彩蜘蛛鳞片的灵感可以用来克服目前光谱操作的限制，并减少光谱仪的尺寸，用于需要在非常小的包装中实现精细光谱分辨率的应用，特别是太空任务中的仪器，或可穿戴的化学检测系统。
最后，孔雀蜘蛛不仅产生了自然界最小的彩虹，它们还可能对从生命科学和生物技术到材料科学和工程等广泛领域产生影响。
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