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英国谢菲尔德--鸟类通过复杂的羽毛结构变化而呈现出五彩斑斓的羽毛，这个结构变化的原理可以引导科学家创造出随时间变化而永不褪色的涂料和衣服颜色。 谢菲尔德大学的科学家利用在法国ESRF设施的X光散射，来研究松鸦的蓝色和白色羽毛，结果发现鸟类所展示的控制和生产颜色的复杂程度让人吃惊。这些鸟完美的控制了羽毛纳米结构的变化，得到生动的彩色羽毛，让松鸦能够互相识别不同的个体。松鸦能够沿着各个羽枝构建不同的色彩分布，这相当于人的一根头发上有很多不同颜色。 松鸦的羽毛按照紫外光波长，从蓝色到白色的顺序分布。它们的羽毛由纳米结构的、海绵状角蛋白材料构成，与人类头发和指甲的成分完全一样。 研究人员发现松鸦对这种海绵状结构的孔径大小具有出色的控制能力，并能将这些孔径安排成特定的尺寸，从而决定了我们所看到的羽毛反射的颜色。这是因为当光线打到羽毛上后，这些孔径决定了光线的散射方式，以及反射的色彩。结果是，大的孔意味着反射的光波范围大，形成了白色。相反，孔径越小，结构越致密，就会产生蓝色的光。 如果是由于鸟摄入食物中所含色素而起的作用，羽毛的颜色会随时间而改变。但由于大自然逐步发展出了一种方法，使色彩通过结构性变化而形成，因此任何纳米结构都将保持完好。这样就很好地揭示了为什么鸟不会随着年龄的变化而“羽色苍苍”。相反，人类是依赖色素对头发起作用的，随着岁月流逝，色素生成水平下降，我们的头发也会变白。该研究发表于2015年12月的《自然》杂志子刊《科学报告》。 谢菲尔德大学物理及天文学系教授Andrew Parnell博士表示说：“传统观点认为，利用材料实现对光的这种控制需要经过许多加工步骤，进行极其准确、严格控制的结构才能完成，但如果材料可以在“一扇翅膀”上完成材料组装，我们也应该可以通过合成方式实现。” Parnell补充说：“此项发现意味着，未来我们可以通过合成方式生产出持久的彩色涂料和材料。我们已经发现了色彩形成的机理、色彩对这种纳米结构的控制，即可以通过调节海绵状结构中孔的大小和密度，因为它们决定了会反射那种色彩。” “现有技术尚未能达到以这种控制方式和精确度来形成色彩的水平，我们依然需要使用染料和颜料。但既然已经了解到色彩的天然生成机制，就可以开始开发新的材料。比如使用这些纳米结构的方式，生产出服装或者涂料。这有可能意味着，如果我们用这种方法生产一件红色背心裙，它就会一直保持原有色泽，而永不因洗涤而褪色。” 阿克苏诺贝尔装饰涂料材料科学研究团队的研究人员Daragh McLoughlin博士说：“阿克苏诺贝尔是多乐士漆的生产商，我们的目标是鼓励并激发更多生态友好的可持续材料的创新。这一令人振奋的新观点有望帮助我们找到新的方法，保持涂料色泽更鲜亮、保持全新外观的时间更长久，同时拥有更低的碳足迹。” 谢菲尔德大学Adam Washington博士补充说：“研究同时回答了长久以来一直存在的为什么无虹彩结构绿在自然界很少存在的这个问题。这是因为获得绿色需要极其复杂而窄的波长，而这是很难通过调整海绵状结构得到的。因此，自然采用了一种方法绕开这个障碍，通过将松鸦那种结构性蓝色与能够吸收掉一定蓝色的黄色素相混合，形成明显的保护色--绿色。” |
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