Hierarchische gewebte fibrilläre Strukturen in sich entwickelnden einzelnen Gyroiden in Schmetterlingen.

Die Natur bietet eine bemerkenswerte Vielfalt an Nanomaterialien mit außergewöhnlichen funktionalen und strukturellen Eigenschaften. Intrinsisch zur Natur gehört die beeindruckende Fähigkeit, komplexe geordnete Nanomaterialien durch Selbstorganisation zu bilden. Eine besonders faszinierende Nanostruktur ist der Gyroid, eine netzartige Struktur mit hoher Symmetrie und komplexer Topologie. Obwohl seine Existenz in Zellen und Geweben vieler biologischer Reiche gut dokumentiert ist, bleibt unklar, wie und warum er sich bildet, und die Entdeckung dieser Bildungsmechanismen wird zweifellos unsere bioinspirierten Designs beeinflussen. Ein schönes Beispiel ist der glatte einzelne Gyroid, der in den Flügel-Schuppen mehrerer Schmetterlinge gefunden wird und als photonisches Kristall funktioniert, das eine lebendige grüne Farbe erzeugt. Hier berichten wir, dass die Gyroid-Strukturen des Smaragdgefleckten Cattleheart, Parides sesostris, als gewebte fibrilläre Strukturen entstehen, im Gegensatz zur allgemein gehaltenen Annahme, dass sie als glatte Konstrukte gebildet werden. Die Ultramikroskopie von Puppengewebe zeigt, dass die Gyroid-Geometrie aus spiraligen Webungen von Fasern besteht, ähnlich hyperbolischen Linienmustern, die den Gyroid schmücken. Interessanterweise zeigt die Elektronendiffraktion trotz ihrer fibrillären Natur das Fehlen einer kristallinen Ordnung in diesem Material. Ähnliche fibrilläre Strukturen werden auch in den reifen Flügel-Schuppen von P. sesostris-Proben mit chirurgisch veränderten Puppenentwicklungen beobachtet, was zu einer blauen Färbung führt. Unsere Ergebnisse führen nicht nur eine Variation des Gyroids in der Biologie ein, sondern haben auch bedeutende Implikationen für unser Verständnis seiner Entstehung in der Natur.