الخنافس هي مخلوقات ذات دروع مدمجة توفر الحماية لها من الأنواع الأخرى والظروف الجوية السيئة. إنهم مثل الدبابات الصغيرة المغطاة بأصداف صلبة تسمى الهيكل الخارجي والتي تحمي أجسادهم الناعمة حيث لا يوجد لديهم هياكل عظمية داخل أجسادهم. وبصرف النظر عن عمله كجلد أساسي، فإن الهيكل الخارجي للخنفساء يقدم وظائف أخرى تتضمن وظائف مثل ردود الفعل الحسية والتحكم في الترطيب. تتميز الهياكل الخارجية للعديد من الخنافس بألوان زاهية ولها أنماط تساعد في التواصل البصري مع الخنافس الأخرى والكائنات الحية الأخرى. تعاون لينغ لي، كبير الباحثين والأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية، مع زملاء من ست جامعات أخرى لدراسة التفاعل بين الأداء الميكانيكي والبصري في الهياكل الخارجية للخنفساء.
كان تركيزه على نوع محدد من الخنفساء يسمى خنفساء الزهرة. يعيش في الغابات المطيرة في جنوب شرق آسيا ويتميز بألوان زاهية تتراوح بين الأزرق الداكن إلى الأخضر والبرتقالي والأحمر، وهي مكونة من طبقتين رئيسيتين تتحدان للحماية والتواصل والرطوبة. بدأ لي وفريقه بحثهم بمعرفة تكوين قشرة الخنفساء: تحتوي الطبقة الخارجية للخنفساء على بنية مجهرية فريدة يبلغ سمكها 1/30 ملم فقط، وتكوينها عبارة عن كومة من الطبقات الأفقية النانوية لتزويد الهيكل الخارجي بالتلوين البصري. والمقاومة الميكانيكية في نفس الوقت.
وعلى النقيض من التلوين القائم على الصباغ، فإن المظهر البصري لخنفساء الزهرة ينتج عن البنية المجهرية للهيكل الخارجي. تتكون منطقة طبقة النانو من تركيبتين من المواد المتناوبة التي تعكس بشكل انتقائي ضوء ألوان معينة.
