什麼是結構色？蝴蝶翅膀的奈米科技！

蝴蝶翅膀色彩絢爛奪目，不過你知道蝴蝶翅膀為什麼有著迷人的色彩嗎？今天就要來與各位介紹藏在蝴蝶翅膀的奈米科技，正是因為這些奈米結構，蝴蝶翅膀才如此美麗。而近日更有研究團隊利用奈米3D列印印出這種色彩，一起來瞧瞧他們是如何做到的吧！

什麼是結構色(Structural color)？

色彩的呈現可分為色素色與結構色，其中結構色又可稱為構造色。色素色透過化合物本身吸收特定波長光波，剩下波長光波反射後進入眼睛，經大腦處理後呈現出對應色彩。比方說，紅色顏料正是因為反射光對應至紅色波段，經大腦處理才呈現紅色色彩。

結構色則是透過物體表面的奈米結構來呈現色彩，當光線經過表面的奈米結構，會因為干涉、繞射、衍射等光學現象讓特定波長光線回傳至人類眼睛，進而呈現特定色彩。比方鴿子脖子的羽毛在不同觀測角度下會呈現綠色或紫色，正是因為羽毛上的結構所致，而常見的CD背面虹彩也是結構色。

近日來自瑞士的研究團隊Xiaobao Cao等人運用奈米3D列印技術來實現這種仿生結構色。研究中提到閃蝶屬蝴蝶翅膀雖有著美麗藍色(如圖2)，但其奈米結構在500nm以下的透光率不佳，無法適用於全可見光的顏色顯示技術。因此，研究團隊基於一種名為Cynandra opis的蝴蝶翅膀來展開研究。

Cynandra opis butterfly的翅膀有著上下交叉的雙光柵構造，這種奈米雙光柵構造讓該蝴蝶翅膀呈現深沉藍色，如圖3所示。相較於閃蝶屬垂直方向上的交叉肋狀構造，這種雙光柵構造較為單純，不僅方便製造，也方便探討不同結構幾何參數對成色的影響。

該研究團隊探討上下交叉雙光柵結構對於入射角、週期性、高度等參數變化下的影響，並在最後指出當週期比(d1 : d2)與高度比(h1 : h2)皆為2:1的時候，該交叉雙光柵結構所呈現的色彩純度最佳，而這項技術將能用來作為可調式的濾色器，具有廣泛用途。

此次與各位介紹結構色的概念以及基於蝴蝶翅膀展開的仿生研究。其實不少研究或設計上的靈感都來自於大自然，後續有機會再來跟各位一一介紹，若對這方面資訊有興趣的話，可以按讚科技雞湯Facebook，追蹤最新文章！