华盛顿——蝴蝶的翅膀可以在光线下做出非凡的事情，人类仍在试图向它们学习。物理学家们现在已经发现，蝴蝶翅膀上微小晶体的细微差别是如何创造出惊人变化的颜色模式的，即使是在关系密切的物种之间。这一发现发表在光学学会(OSA)的开放获取期刊上光学材料快递如果研究人员能够找到复制机翼操纵光线特性的方法，就可以为制造材料提供可以通过设计改变颜色的新涂层。

香港浸会大学(Hong Kong Baptist University)的物理学家郭伟彻(Kok Wai Cheah)表示:“看到大自然如何创造出人类不易复制的纳米结构，令人非常兴奋。”他和他的同事们首次研究了一个属内多个蝴蝶物种的颜色产生机制。

研究人员研究的三种热带蝴蝶都显示出彩虹色，这是一种材料的特性，会根据观察角度改变颜色，但它们的颜色不同。尤利西斯蝴蝶，或称蓝山燕尾蝶，从上面看时呈蓝绿色。相比之下，它的堂兄弟peranthus，从上面看是黄绿色的，第三个亲戚，绿燕尾蝶，更像是深绿色的。从锐利的角度看，这三种颜色都变成了深蓝色。

为了探究翅膀结构颜色背后的物理原理，科学家们在扫描电子显微镜下检查了每个物种翅膀的横截面。研究小组发现，翅膀包含特殊的结构，其中被称为角质层的固体扁平层与被称为层板的薄“空气”层交替。然而，纹层并不完全是空的空间。它们还包含角质层材料的支柱，这使翅膀有一个重复的晶体状结构。这种结构类似于所谓的布拉格反射镜——本质上是一个多层镜子，只反射特定波长或颜色的光。

然后，研究人员使用一种叫做角度分辨反射光谱的技术，测量了从机翼反射的不同角度的光谱。他们发现，三种鸟类翅膀的不同颜色是由晶体参数的微小差异引起的。例如，ulysses有7层角质层，而peranthus有8层。角质层和空气层的厚度也因物种而异。谢赫指出，尽管这些差异很小，但它们对蝴蝶的外观有很大影响。他说:“这都是因为这三种蝴蝶的翅膀结构有细微的差别。”

Cheah认为，从凤蝶翅膀中学到的经验可以让设计师设计出不需要涂上或染上特定颜色的材料。例如，同一件衣服在工作日可以反射出柔和的颜色，而在晚上则可以反射出更炫目的颜色。“你只需要调整你的结构来产生你想要的颜色，”Cheah说。

该团队下一步计划研究其他昆虫身体结构的颜色产生机制，比如彩虹甲虫外壳产生的金属效应。

论文:“蝴蝶的彩虹色和纳米结构差异”，《光学材料学报》，Vol. 3, no . 8, pp. 1087-1092(2013)。