結構色新機制，讓色彩更斑斕

來自美國的科學家們近日發現了一種新的結構色形成機制，從而為色彩這一古老的研究領域注入了新的活力。

我們身邊的許多物體之所以帶有顏色，通常是因為其中含有的特定化學成分能夠選擇性吸收可見光中某些波長的光，這些化學物質就是我們所說的顏料或者染料來獲得。然而也有一些物體之所以呈現特定的顏色，並非由於特殊的化學成分，而是由於其中的微觀結構使得可見光發生干涉，從而強度發生顯著變化。這樣的顏色被稱為結構色。結構色的一個典型例子是肥皂泡表面的顏色，其形成原因是從薄膜上下表面反射的光由於薄膜的厚度而存在光程差，從而發生干涉。在自然界頗為普遍，例如一些蝴蝶的翅膀和鳥類羽毛中的顏色都是結構色。

來自美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員是在研究一類特殊的油滴時發現這種新的結構色機制的。他們將兩種不溶於水但又彼此不互溶的有機物液體分散到水中，形成的油滴並非均勻的球形，在油滴中兩種有機物交界處會形成一個彎曲的液面。隨後他們發現，在光的照射下，本應無色的液滴的邊緣卻呈現出絢麗的色彩。研究人員通過實驗和理論模擬確認了顏色的成因：由於油滴內上方密度較小的液體折射率高於下方密度較大的液體，當光從上至下照射進油滴時，會在兩種液體的界面處發生全反射，即入射光全部被反射，不會發生折射進入另一種介質。由於曲面的存在，經過多次全反射後，照射到液滴不同部位的光會出現光程差，從而發生干涉，進而導致油滴呈現出特定的顏色。

油滴呈現出的結構色。圖中標尺為100微米（大圖）和2厘米（小圖）

研究人員進一步發現，改變油滴中兩種液體交界處曲面的形狀時，油滴呈現的結構色也會發生變化，這使得新的顯示技術成為可能。例如他們在水中加入了一種特殊的表面活性劑，其化學結構會在紫外線照射下發生變化，而這又進一步影響油滴中的曲面形狀。如果選擇性地照射液體中某些區域，就可以得到兩種不同的顏色，從而呈現出特定的圖案。

改變油滴中液面的形狀會改變油滴的結構色，從而在液面上呈現一定的圖案。圖中標尺為2厘米（中圖）和50微米（右圖）

這項研究不僅發表在最新一期的頂級學術刊物《自然》上，而且榮登該期刊物的封面，彰顯了這一研究的重要意義。

（文中插圖均引自原論文）

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