自然界亮度最高的顏色，為何是這兩種？

2020-09-15 科學大觀園雜誌


圖片來自pixabay.com

啞光結構色與自然界中一些最濃烈的顏色有關聯。據sciencedaily.com網站9月11日報導，《美國國家科學院院刊》近日發文稱，英國劍橋大學的研究人員使用數值模型實驗揭示了啞光結構色的秘密。他們發現啞光結構色只能延伸至可見光譜中的藍色和綠色。該研究結果可能有助於開發無毒、永不褪色的強色塗料。

結構色常見於鳥類羽毛、蝴蝶翅膀或昆蟲，它與色素或染料無關，只與內部結構有關。結構色具體表現為啞光色還是虹彩色，取決於結構在納米尺度上的排列情況。有序結構（或結晶結構）會產生虹彩色——從不同角度觀察時，顏色會發生變化。無序結構產生的是與觀察角度無關的啞光色。結構色不會褪色，因此與角度無關的啞光色有巨大的應用潛力，它可以消除不必要的金屬光澤效應，製造出不褪色的染料或塗料。

論文第一作者、劍橋大學化學系研究人員Gianni Jacucci解釋：「除了強色性和抗褪色性，基於結構色的啞光塗料也更加環保，因為它不需要添加有毒的染料或顏料。然而，在實現商業化應用之前，我們首先需要弄清楚限制顏色重塑的原因是什麼。」

論文作者Lukas Schertel說：「自然界中，大多數結構色都屬於虹彩色。目前，自然產生的啞光結構色僅存在於藍色或綠色色調中。人為重現的紅色或橙色啞光結構色，無論是飽和度還是色彩純度，效果都很差。」

最終，研究人員在Silvia Vignolini博士的實驗室中，通過數值模型確定了無法創造飽和啞光純紅色結構色的原因。他們通過模擬自然界中發現的納米結構的光學響應和顏色外觀，發現飽和的啞光結構色是無法在可見光譜的紅色區域重現的，這也許能夠解釋為何自然界中不存在該色調啞光結構色。

Vignolini博士表示：「由於單散射和多重散射之間複雜的相互作用，以及相關散射的影響，我們發現，除了紅色之外，黃色和橙色也難以用啞光結構色呈現。」

儘管結構色存在明顯局限性，但研究人員樂觀地認為網狀結構或多層結構等其他類型的納米結構有望用於完善結構色色譜。

原創編譯：德克斯特 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：1091-6490

原文連結：https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200911141656.htm

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