孔雀尾巴上的羽毛顏色千差萬別，這總是讓很多人好奇。胡克，一位17世紀的英國科學家，曾經說過這些顏色是「難以想像的」，原因之一是當孔雀的羽毛是溼的，這些顏色就消失了。胡克用當時剛剛發明的顯微鏡研究孔雀羽毛。他發現羽毛表面有細小細長的突起，他認為這可能是亮黃色、綠色和藍色的原因。
胡克的猜測是對的。鳥類羽毛、蝴蝶翅膀和魷魚的絢麗色彩通常不是來自於能吸收光線的色素，而是來自於許多只有幾百納米大小的微小結構。這些結構的大小和間距可以從特定波長的整個陽光光譜中選擇。這些顏色通常像彩虹一樣明亮，從藍色到綠色或從橙色到黃色，神奇地變化著，這取決於我們看到的角度。因為這些顏色來自反射光，不像色帶，色帶是由吸收其他頻率的光引起的，它們往往更亮。在中美洲和南美洲的熱帶森林中，藍色的蝴蝶在陽光的照射下看起來就像在穿透樹冠的光線中發光，在1000米之外都能看到它們。
我們不太清楚這些生物結構是如何進化的，但至少我們知道它們是如何形成的，它們是如何產生美麗的色彩的。大自然沒有精密的技術如電子相機來蝕刻薄膜材料，所以它必須靠巧妙的構造。如果工程師們能夠掌握這些原理，他們也許能夠開發出像烏賊保護色那樣可以隨時改變顏色的廉價布料，或者將計算機晶片中的電子電路轉換成可以高速傳輸信息的光學通道。
下面是大自然如何形成結構，創造出各種各樣的顏色，科學家們試圖利用它們。
狗藍閃蝶和藍色摩爾蝶的耀眼藍色來源於翅膀鱗片上複雜的納米結構：鱗片的外側生長著聖誕樹形狀的幾丁質結構。每棵「聖誕樹」上平行的「樹枝」可以形成另一個衍射光柵，反射80%的入射藍光。而由於這些「樹枝」不是平的，它們只能在一定的角度下反射相同的顏色，降低了色彩的豐富性。生物學並不一定希望它的顏色隨著觀看者的角度而改變。
正如胡克在孔雀羽毛上觀察到的，當藍色閃光蝴蝶的翅膀被水覆蓋時，它會改變光的衍射。因此，不同衍射係數的液體會產生不同的反射顏色。奇點公司的全球研究中心的研究人員在美國，與紐約州立大學的研究人員合作Obani和蝴蝶翅膀專家Vicksick埃克塞特大學的在英國，發展人工結構來模擬閃光蝴蝶讓化學傳感器能夠識別不同的液體，把它們變成不同的顏色根據液體接觸。他們利用半導體工業的光刻技術在固體上蝕刻這些結構。該傳感器可用於檢測發電廠的特定氣體或飲用水中的雜質。
胡克的孔雀羽毛上細長的突起確實會散射光線，但明亮的顏色通常來自突起下面看不見的納米結構。彩色的鳥類羽毛、魚鱗和蝴蝶鱗通常有細小、整齊的薄層或短杆，由散射光線的密集材料組成。薄層或短杆之間的距離約等於可見光的波長，從而引起衍射。當某一特定波長的入射光從表面反射時，會相互作用形成「建設性幹涉」和「破壞性幹涉」，從而增強反射光中的某些顏色，減弱某些顏色。當我們左右傾斜雷射盤時，我們可以看到反射表面上的各種彩虹顏色，這也是由同樣的原理造成的。
在蝴蝶的翅膀上，反射層是由甲殼素，一種天然聚合物。
在翼鱗粉末堅硬的表面下，反射層之間的空隙充滿了空氣。在鳥類羽毛中，反射層或短杆是由黑色素組成，並埋藏在角蛋白中。在光學工業中使用的衍射光柵是由非常薄的兩種材料交替組成，用於望遠鏡、固體雷射器件等產品中對單色光的過濾和反射。
2017年，荷蘭格羅寧根大學(University of Groningen)的斯塔溫加(Stavinga)發現，勞倫斯的六系風鳥雄性通過巧妙的改變，使用了這種技術。這種鳥的胸部羽毛是羽毛狀的小枝，有多層黑色素。層之間的距離產生明亮的橙色反射。然而，每根羽毛樹枝的橫截面都是v型的，傾斜的表面也能反射藍光。在求愛儀式中，雄性可以迅速地在橙色和藍綠色之間變換，只要稍微動一動羽毛就能吸引雌性的目光。
目前還沒有技術專家試圖模仿這種效果，但斯塔文加認為，未來的時尚和汽車行業可以利用這種顏色變化：在織物中添加v形薄板可以隨著穿著者的移動而改變服裝的顏色；在塗裝過程中，在塗料中加入這種薄板可以大大改變車輛的顏色。