阳光下的泡沫，是彩色的~
那阳光下的蝴蝶呢？他们为何能够呈现出奇异的色彩？
图1：呈现蓝色翅膀的Morpho Rhetenor，尖翅蓝闪蝶
上面图片中的蝴蝶是Morpho Rhetenor，也叫作尖翅蓝闪蝶，其科名来自希腊词“μορφώ”，是希腊神话中爱与美的女神阿芙洛狄蒂的称号，意味着美丽、美观。而蓝闪蝶的名字也算“蝶如其名”，在阳光下闪耀着神秘又奇异的蓝色。如果有机会细细观察，会发现其实蓝闪蝶翅膀的上表面是呈绚丽的蓝色翅膀，但下表面的颜色和纹理与枯叶十分相似，呈现斑驳的棕色，灰色，黑色或红色。
图2：具有蓝色翅膀的蝴蝶
那，像蓝闪蝶身上奇异的蓝色是如何形成的呢？
首先，自然界中生物体的颜色大致可以分为两类，一类是色素色（又称化学色），主要是指花朵、树木等植物的颜色。而另一类，像蝴蝶翅膀，鸟类羽毛，甲虫等颜色则并不完全是由色素产生的，而是由自然光照射到生物体表，因其体表自身的精细微纳米结构，发生了干涉、衍射、散射等复杂的光学反应产生的，这种色泽就称之为结构色。
显然，此处我们所提到的蓝闪蝶的蓝色翅膀就是一种结构色。
在被光彩绚丽的蓝色翅膀吸引后，研究人员通过扫描电子显微镜对morpho类蝴蝶翅膀的磷片进行探究。一片蝶翅上大约有10万个磷片，并且以相互叠加堆砌的方式排列，具有较高的有序性。对于morpho rhetenor来说，其蝶翅表面只有一层磷片，均匀而密集地排布，具体其实可以分为脊、短肋、薄层、微翅脉等，构成一个类似衍射光栅的结构，并且存在一定的倾斜夹角，使得对光的偏移会进一步加强。
图3：Morpho rhetenor蝴蝶扫描电镜的磷片截面结构
图4：磷片排布像光栅一样，并呈现一定的倾斜夹角
本身阳光是一种复合光，也称白光，包括了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同波长的光。当白光照射到morpho类蝴蝶翅膀表面，遇到排列成类似衍射光栅结构的磷片，光线就会发生干涉、衍射、散射等，使得原本是混合的白光经过蝴蝶翅膀表面后只发出蓝色光，因此我们看见的就是蓝色翅膀的蝴蝶啦。
图5：大蝴蝶蓝闪蝶Morpho peleides
同样，由于蝴蝶色彩是由于折射、衍射等，因此当入射光线的角度发生改变时，蝴蝶翅膀的颜色会发生变化，如图调整入射光线角度会发现蝴蝶翅膀的表面颜色有一定的偏移。
图6：入射角不断增大时，Morpho Didius蝴蝶翅膀颜色的变化
通过利用电镜技术观察到蝴蝶表面的微观结构后，研究人员又进一步根据此设计出仿生型的三维微纳米尺寸结构，可用于隐形飞机表面材料的设计，从大自然身上再次学以致用。
如果有机会近距离欣赏蝴蝶，也可以试着看看是否阳光下的蝴蝶随着光线不同而有不同颜色哦！
图片来源：
图3、4为 田新春. 蝴蝶多鳞片转移及在功能材料制备中的应用研究[D].上海交通大学,2014.
图6为 江轩. Morpho蝶翅变色特性研究与仿蝶翅结构制备[D].华中科技大学,2012.
剩余图片来源为头条正版图库
参考文献：
[1] 谢恒峰. Morpho蝶翅隐形性特性与仿生结构力学分析及仿生制备的探究[D].湖北工业大学,2016.
[2] 田新春. 蝴蝶多鳞片转移及在功能材料制备中的应用研究[D].上海交通大学,2014.
[3] 江轩. Morpho蝶翅变色特性研究与仿蝶翅结构制备[D].华中科技大学,2012.
