该项目将研究昆虫探测和响应红外光的能力。红外光是一种波长长于可见光的电磁辐射。从蜜蜂、甲虫和蝴蝶等各种各样的昆虫身上我们知道,动物已经进化出了各种感知和利用电磁波的策略。为了感知或控制电磁波而进化的器官往往在复杂性和效率方面超过类似的人造装置。到目前为止,这一领域的研究主要集中在昆虫感知较短波长的光的能力;对于动物如何对更长的波长做出反应,我们所知甚少,部分原因是研究这一光谱末端的工具直到最近才变得普遍可用。在这项研究中,物理学家和生物学家将合作研究几个模型系统,包括飞蛾的触角和蝴蝶的特殊翼鳞,以了解昆虫如何感知和利用红外光。通过“仿生学”理解和利用自然设计概念,将加深我们对复杂生物系统的认识,并激发创造新技术的想法。这项研究将为生物学和物理学的研究生提供纳米技术方面的培训机会。

该项目的目标是了解昆虫感知和响应红外光能力背后的物理机制,并获得可以用于创建新型红外材料、设备和系统的工程见解。红外信号在昆虫的各种行为中可能起着重要而又不被重视的作用。本项目将通过分析两个系统定量了解昆虫对宽带热辐射和窄波段指纹红外辐射的感知和响应能力:(1)超多样性的Eumaeini tribe(鳞翅目:(2)在不同蛾种的触角上有专门的感受器,能够捕捉具有高波长特异性和高效率的红外光。模型昆虫将使用一个多学科研究平台进行研究。红外传感器官将使用单感器电生理记录和光谱和时间控制红外刺激的行为生物测定来识别。红外传感器官的形态将使用扫描电子显微镜和x射线微断层扫描研究。利用傅里叶变换红外光谱、红外显微镜和时域有限差分电磁波模拟技术,研究该传感器的光学性质。利用纳米微加工技术制作红外传感微结构或尺度模型的高保真复制品,系统分析传感器的材料性质、结构和排列方式如何影响红外探测的灵敏度和波长特异性。关于昆虫感知和响应红外信号的机制的详细研究以前没有进行过,对这一现象的更深入了解可能会促进科学界一个新的研究领域。 The project will expand our understanding of how natural selection can shape exquisitely adapted behaviors and structures.

机构
国家科学基金会(NSF)
研究所
物理的分裂(PHY)
应用#
1411445
项目官员
波格丹Mihaila
项目开始
项目结束
预算开始
2014-08-15
预算结束
2017年7月31日
支持一年
财政年度
2014
总成本
200000美元
间接成本
的名字
哥伦比亚大学
部门
类型
兔褐#
城市
纽约
状态
纽约
国家
美国
邮政编码
10027