英國謝菲爾德--鳥類通過復(fù)雜的羽毛結(jié)構(gòu)變化而呈現(xiàn)出五彩斑斕的羽毛，這個(gè)結(jié)構(gòu)變化的原理可以引導(dǎo)科學(xué)家創(chuàng)造出隨時(shí)間變化而永不褪色的涂料和衣服顏色。

謝菲爾德大學(xué)的科學(xué)家利用在法國ESRF設(shè)施的X光散射，來研究松鴉的藍(lán)色和白色羽毛，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鳥類所展示的控制和生產(chǎn)顏色的復(fù)雜程度讓人吃驚。這些鳥完美的控制了羽毛納米結(jié)構(gòu)的變化，得到生動(dòng)的彩色羽毛，讓松鴉能夠互相識(shí)別不同的個(gè)體。松鴉能夠沿著各個(gè)羽枝構(gòu)建不同的色彩分布，這相當(dāng)于人的一根頭發(fā)上有很多不同顏色。

松鴉的羽毛按照紫外光波長，從藍(lán)色到白色的順序分布。它們的羽毛由納米結(jié)構(gòu)的、海綿狀角蛋白材料構(gòu)成，與人類頭發(fā)和指甲的成分完全一樣。

研究人員發(fā)現(xiàn)松鴉對(duì)這種海綿狀結(jié)構(gòu)的孔徑大小具有出色的控制能力，并能將這些孔徑安排成特定的尺寸，從而決定了我們所看到的羽毛反射的顏色。這是因?yàn)楫?dāng)光線打到羽毛上后，這些孔徑?jīng)Q定了光線的散射方式，以及反射的色彩。結(jié)果是，大的孔意味著反射的光波范圍大，形成了白色。相反，孔徑越小，結(jié)構(gòu)越致密，就會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的光。

如果是由于鳥攝入食物中所含色素而起的作用，羽毛的顏色會(huì)隨時(shí)間而改變。但由于大自然逐步發(fā)展出了一種方法，使色彩通過結(jié)構(gòu)性變化而形成，因此任何納米結(jié)構(gòu)都將保持完好。這樣就很好地揭示了為什么鳥不會(huì)隨著年齡的變化而“羽色蒼蒼”。相反，人類是依賴色素對(duì)頭發(fā)起作用的，隨著歲月流逝，色素生成水平下降，我們的頭發(fā)也會(huì)變白。該研究發(fā)表于2015年12月的《自然》雜志子刊《科學(xué)報(bào)告》。 

謝菲爾德大學(xué)物理及天文學(xué)系教授Andrew Parnell博士表示說：“傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，利用材料實(shí)現(xiàn)對(duì)光的這種控制需要經(jīng)過許多加工步驟，進(jìn)行極其準(zhǔn)確、嚴(yán)格控制的結(jié)構(gòu)才能完成，但如果材料可以在“一扇翅膀”上完成材料組裝，我們也應(yīng)該可以通過合成方式實(shí)現(xiàn)?！?/span>

Parnell補(bǔ)充說：“此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)意味著，未來我們可以通過合成方式生產(chǎn)出持久的彩色涂料和材料。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了色彩形成的機(jī)理、色彩對(duì)這種納米結(jié)構(gòu)的控制，即可以通過調(diào)節(jié)海綿狀結(jié)構(gòu)中孔的大小和密度，因?yàn)樗鼈儧Q定了會(huì)反射那種色彩?！?/span>

 “現(xiàn)有技術(shù)尚未能達(dá)到以這種控制方式和精確度來形成色彩的水平，我們依然需要使用染料和顏料。但既然已經(jīng)了解到色彩的天然生成機(jī)制，就可以開始開發(fā)新的材料。比如使用這些納米結(jié)構(gòu)的方式，生產(chǎn)出服裝或者涂料。這有可能意味著，如果我們用這種方法生產(chǎn)一件紅色背心裙，它就會(huì)一直保持原有色澤，而永不因洗滌而褪色。”

阿克蘇諾貝爾裝飾涂料材料科學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的研究人員Daragh McLoughlin博士說：“阿克蘇諾貝爾是多樂士漆的生產(chǎn)商，我們的目標(biāo)是鼓勵(lì)并激發(fā)更多生態(tài)友好的可持續(xù)材料的創(chuàng)新。這一令人振奮的新觀點(diǎn)有望幫助我們找到新的方法，保持涂料色澤更鮮亮、保持全新外觀的時(shí)間更長久，同時(shí)擁有更低的碳足跡?！?/span>

謝菲爾德大學(xué)Adam Washington博士補(bǔ)充說：“研究同時(shí)回答了長久以來一直存在的為什么無虹彩結(jié)構(gòu)綠在自然界很少存在的這個(gè)問題。這是因?yàn)楂@得綠色需要極其復(fù)雜而窄的波長，而這是很難通過調(diào)整海綿狀結(jié)構(gòu)得到的。因此，自然采用了一種方法繞開這個(gè)障礙，通過將松鴉那種結(jié)構(gòu)性藍(lán)色與能夠吸收掉一定藍(lán)色的黃色素相混合，形成明顯的保護(hù)色--綠色?！?/span>