蝴蝶翅膀的梦幻色彩隐藏着纳米技术。

在昆虫中，色彩鲜艳、引人注目的物种常常令人着迷，尤其是蝴蝶，它一直相当受欢迎。当人们看到蝴蝶时，他们的目光一定会集中在它们色彩斑斓的翅膀上。

蝴蝶翅膀表面布满无数鳞片，每片鳞片的长度约为50 ~ 200微米(1微米=0.001毫米)。不同种类的蝴蝶鳞片不同，但都很容易脱落。

包括蝴蝶鳞片在内的昆虫身上的许多颜色都是由天然色素组成的，这种色素被称为“色素色”(化学色)。但有些颜色属于“结构色”(或物理色和结构色)，与体表结构的物理属性有关。

00-1010结构色通常由周期性排列的微结构产生，例如小突起、凹槽等。这些结构使光具有反射、干涉、衍射等光学效应。并保持特定波长的光。

色彩结构往往伴随着“五彩缤纷”的特征，即颜色的光泽会随着人眼视角的不同而略有变化，使一种昆虫显得明亮而闪亮。当一些蝴蝶展开翅膀时，会呈现出类似金属和珍珠的明亮纹理，这种纹理往往来源于结构色。(注：虹彩也常被翻译为“虹彩”、“虹彩”)

中南美洲丛林中的大闪蝶(Morpho)就是结构色的一个众所周知的例子。蝴蝶的蓝色翅膀鲜艳夺目，质地犹如珠宝，价值不菲，是许多标本收藏者爱不释手的珍品。

英国自然历史博物馆收藏的黑框蓝蝴蝶标本。图/作者提供蝴蝶的翅膀是金属蓝色的，但是翅膀表面的鳞片里没有蓝色色素。这种耀眼的颜色归功于纳米尺度上的多级塔状结构。太阳光在尺度上反射时，有些光线可能是直接反射的，而有些光线可能是穿过某些结构后再被底层结构反射的，许多反射光线之间可能会相互作用。最后，这些鳞片的微结构反射了大部分的蓝光，使得翅膀表面呈现出明亮耀眼的金属光泽。

蝴蝶鳞片上微小的塔状结构，表面有一层层的沟纹和脊纹，是改变光线的主要因素。图//维基百科规模已经很小了。当然，鳞片上的结构是我们肉眼看不到的，所以当科学家探索这些结构时，必须通过电子显微镜才能一瞥。

以现实生活中的物体做类比，可以说蝴蝶体表闪烁的颜色有点类似于CD的表面。光盘在光线下会呈现出五颜六色的光泽，这是光盘表面微小凹槽造成的衍射效应。

从不同角度的闪蝶标本可以看出，它的金属光泽会随着光源而变化。图/作者提供我们在台湾省，除了我们只有在博物馆才有机会目睹的蝴蝶。有没有什么活生生的例子可以让我们一窥结构色？常见的“Euploea”是一个很好的观测对象。它们不仅数量多，而且是蝴蝶中行动缓慢的种类，所以接近它们并不困难。

虽然紫蝴蝶前翅的背面是暗沉的褐色，但当它们展开翅膀时，这些鳞片在阳光下会散发出从蓝色到蓝紫色的绚丽色彩，颜色深浅随角度变化明显。这也是由于光在标尺表面的物理结构，它反射特定波长的光。

Euploea eunice hobsoni的深棕色鳞片通常看起来不明显，但它的翅膀背面在阳光下会变成明亮的蓝紫色。图/作者提供紫斑蝶蛹中不仅可以找到成虫，还可以找到结构色。紫蝴蝶的蛹呈明亮的金黄色或银色，色彩斑斓极其明显，这是由于表皮下层层排列的膜状结构，影响了光线。

当然，仍有许多昆虫以结构色的形式存在，其中常见的魔法若虫蝴蝶(Hypolimnas bolina kezia)和蓝雨的Troides magellanus就是相当生动的例子。一些金属甲虫、金龟子和灰蝴蝶，它们华丽的外表往往与结构颜色有关。

圆翅紫斑蝶的翅膀有些角度不亮。图/作者提供这种引人注目的光泽，可能是对昆虫的警告，因为很多明亮的昆虫是有毒的，或者有一种特殊的气味。阳光下闪烁的亮色也可能有隐藏的效果，

或者与同种个体间的辨识沟通有关。

似白非白的鳞片

我们可能常常直觉的把构造色与光亮的炫彩画上等号，事实上在大自然里，生物的构造色不见得都是如此。

我们在平地或山区都有机会见到，分布範围相当广的白粉蝶（Pieris rapae），身上其实也具有大片的构造色，但我们在牠身上看不到光辉的炫彩现象。

白粉蝶的翅膀，有局部的鳞片具有黑色色素而形成深色斑块，其他区域则主要呈白色，或略带有一点淡黄。以往，白粉蝶身上单纯的色彩多被认为是色素色，可是那些佔大多数的白色鳞片，实际上并不含白色的色素。

在白粉蝶的鳞片表面，具有许多枝状的构造，其表面又附着了许多如珠子般的微小颗粒，颗粒本身也没有色素成分。其实是这些颗粒反射了特定光线，导致翅膀呈白色的构造色。

不管是构造色的成因，以及所造就的色彩样貌，当中複杂且多样的机制，往往远超出人类所想像。许多的昆虫的表皮，构造色与色素色这两类色源，并时常同时存在，两者交织构成体表展现的色彩。

用「光」代替颜料上色

物理结构形成的色彩，理论上能够长期存在，能够避免褪色的问题，人类也从中得到了不少科技灵感，试图在工业产品上重现这般的颜色。

日本的纤维公司便参考了闪蝶翅膀的原理，研发出不使用化学染料，而是运用物理特性显现色彩，名为「蓝默纤维」（Morphotex）的环保材质。这样的材质有什么优点呢？构造色呈色的纤维不需要经过传统的化学染色製程，能减少产生的废料，亦减低了水资源与能源的消耗。

如果掌握了不会褪色的颜色技术，还有机会应用在太阳能板涂料、印刷、化妆品、钞票防伪等方面，帮助解决许多技术问题。

昆虫及各式动物与生俱来的外貌，有时比人类费力研发出的技术都要精巧得多，甚至可能悄悄改变人类的生活。人类应该善待并维护自然资源，这显然是很重要的一项理由。

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