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为何蓝色及绿色是自然界亮度最高的颜色?

2020/9/16 0:19:31 来源:科技工作者 浏览:

图片来自pixabay.com

哑光结构色与自然界中一些最浓烈的颜色有关联。据sciencedaily.com网站9月11日报道,《美国国家科学院院刊》近日发文称,英国剑桥大学的研究人员使用数值模型实验揭示了哑光结构色的秘密。他们发现哑光结构色只能延伸至可见光谱中的蓝色和绿色。该研究结果可能有助于开发无毒、永不褪色的强色涂料。

结构色常见于鸟类羽毛、蝴蝶翅膀或昆虫,它与色素或染料无关,只与内部结构有关。结构色具体表现为哑光色还是虹彩色,取决于结构在纳米尺度上的排列情况。有序结构(或结晶结构)会产生虹彩色——从不同角度观察时,颜色会发生变化。无序结构产生的是与观察角度无关的哑光色。结构色不会褪色,因此与角度无关的哑光色有巨大的应用潜力,它可以消除不必要的金属光泽效应,制造出不褪色的染料或涂料。

论文第一作者、剑桥大学化学系研究人员Gianni Jacucci解释:“除了强色性和抗褪色性,基于结构色的哑光涂料也更加环保,因为它不需要添加有毒的染料或颜料。然而,在实现商业化应用之前,我们首先需要弄清楚限制颜色重塑的原因是什么。”

论文作者Lukas Schertel说:“自然界中,大多数结构色都属于虹彩色。目前,自然产生的哑光结构色仅存在于蓝色或绿色色调中。人为重现的红色或橙色哑光结构色,无论是饱和度还是色彩纯度,效果都很差。”

最终,研究人员在Silvia Vignolini博士的实验室中,通过数值模型确定了无法创造饱和哑光纯红色结构色的原因。他们通过模拟自然界中发现的纳米结构的光学响应和颜色外观,发现饱和的哑光结构色是无法在可见光谱的红色区域重现的,这也许能够解释为何自然界中不存在该色调哑光结构色。Vignolini博士表示:“由于单散射和多重散射之间复杂的相互作用,以及相关散射的影响,我们发现,除了红色之外,黄色和橙色也难以用哑光结构色呈现。”

尽管结构色存在明显局限性,但研究人员乐观地认为网状结构或多层结构等其他类型的纳米结构有望用于完善结构色色谱。

编译:德克斯特 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《美国国家科学院院刊》

期刊编号:1091-6490

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200911141656.htm

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