生物结构有时具有工程师想要复制的独特功能。例如，许多类型的昆虫翅膀会流水，杀死微生物，以不寻常的方式反射光并进行自我清洁。尽管研究人员已经剖析了可能促成此类特征的物理特征，但一项新研究表明，覆盖蝉翼的化学化合物也有助于其排斥水和杀死微生物的能力。

科学家在“高级材料界面”杂志上发表了他们的发现。

研究人员研究了两种蝉新物种-新tibicen pruinosus和Magicada casinnii的翅膀的物理特性和化学特性。Pruinosus猪是一年生的蝉。每隔17年，卡辛​​氏梭菌就会从土壤中出现一次。先前的研究表明，这两个物种的翅膀上都有高度有序的微小柱状图案，称为纳米柱。纳米柱有助于机翼的疏水性-它们比雨衣掉水效果更好-并且可能在杀死试图附着在机翼上的微生物方面发挥作用。

伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的昆虫学教授玛丽安•阿莱恩(Marianne Alleyne)表示：“在这项研究前，我们对蝉翼的表面结构知道不少，但对这些结构的化学知之甚少。”新墨西哥州阿尔伯克基桑迪亚国家实验室的分析化学家杰西卡·罗曼·库斯塔斯(JessicaRomán-Kustas);美国陆军工程兵建设工程研究实验室的Donald Cropek;以及伊利诺伊州机械科学与工程教授Nenad Miljkovic。

为了研究纳米柱化学，Román-Kustas开发了一种方法，可在不损坏机翼整体结构的情况下逐渐提取表面上的化合物。她将每只机翼放在一个封闭的室内的溶剂中，然后慢慢地微波加热。

Román-Kustas说：“我们在不同的时间段内提取了所有这些不同的化合物，然后分析了结果。”“而且我们还研究了纳米柱结构的相应变化。”

这项努力表明，蝉翼涂满了烃，脂肪酸和含氧分子(如甾醇，醇和酯)的炖汤。含氧分子在纳米柱的最深处最丰富，而碳氢化合物和脂肪酸则占纳米柱最外层的更多。

Alleyne说：“在表面上发现这些特殊的分子并不奇怪。”昆虫表皮上的碳氢化合物和脂肪酸相当普遍。

两个蝉物种之间的表面化学物质比例不同，它们的纳米柱结构也不同。

研究表明改变表面化学物质也改变了纳米柱的结构。在北芥末蝉中，随着化学物质的提取，纳米柱开始彼此相对移动，后来又转变回更平行的形态。这也改变了机翼的润湿性和抗菌特性。

cassinni蝉的翅膀在其表面上具有较短的纳米柱和较高比例的疏水化合物。由于提取了其表面化学物质，它们的纳米柱构型取向没有改变。

Alleyne说，在初步研究中，新发现提供了对结构和化学相互作用决定功能的洞察力。通过剖析这些特征，研究人员希望有一天能设计出具有某些相同表面特征的人造结构。她说，例如，寻找能够排水和杀死微生物的材料，将在从农业到医学的许多应用中有用。

Alleyne还是伊利诺伊州贝克曼先进科学技术研究所的附属机构。

美国陆军工程兵团建设工程研究实验室，国家科学基金会和日本教育，文化，体育，科学与技术部对此研究提供了支持。