Only Perception: 產生鳥羽毛顏色的結構與啤酒泡沫相似

2009-04-06

產生鳥羽毛顏色的結構與啤酒泡沫相似

Bird Feathers Produce Color Through Structure Similar to Beer Foam
http://www.physorg.com/news157914340.html

April 2nd, 2009

(PhysOrg.com) -- 根據耶魯大學研究者表示，某些在自然界中最明亮的顏色是由微小的奈米結構所創造，那類似於啤酒泡沫或海綿的結構。

自然中絕大部份的顏色 -- 從我們的膚色到樹木的綠色 -- 都是由色素（pigments）所產生。不過在許多鳥類（如 Bluebirds，藍知更鳥與 Blue Jays，藍松鴉、藍松鴉）身上可以找到的明亮藍色羽毛，事實上是由奈米結構所產生。在電子顯微鏡下，這些結構看起來像有氣泡的海綿。

現在，一個包含耶魯工程師、物理學家以及演化生物學家的國際性團隊，對於揭開這些結構如何形成跨出了一步。他們比較經歷過相分離（phase separation）的材料樣本的奈米結構。在其中，不同物質的混合物會變得不穩定，而且會彼此分離，例如當蓋子突然從起泡飲料離開時（when the top is popped off a bubbly drink），就會形成二氧化碳泡泡。他們發現，在羽毛中產生顏色的結構顯然是以非常類似的方法自我組裝。水的泡泡從活細胞內富含蛋白質的「湯」形成，並在羽毛生長時由空氣所替換。

這項研究，出現在 Soft Matter 線上版，對於生物體如何利用自我組裝來產生顏色，提供了新洞見，而且對於顏色在鳥類羽毛中所扮演的角色有著重要的牽連，因為所產生的顏色完全依靠這些奈米結構的精確尺寸與形狀。

"許多生物學家認為羽毛顏色能編碼與品質有關資訊 -- 基本上更藍的雄性是一個更好的伴侶，" Richard Prum 說，生態與演化生物學系系主任，該論文作者之一。"當泡泡成長時這樣的資訊必定被編碼在羽毛中。我認為我們的假說是，對編碼關於品質的資訊而言，涉及其中的相分離所提供的機會比絕大部份生物學家所認為還要少。然而，考慮到鳥類也許會在其他方面使用相分離，卻令人振奮。"

Eric Dufresne，本論文領導作者，對於這項發現的潛在技術性應用也頗感興趣。"我們發現大自然在鳥類羽毛中優雅地自我組裝錯綜複雜的光學結構。我們現在正模仿這種方法以便在實驗室中製造新一代的光學材料，" Dufresne 說，機械工程、化學工程與物理學助教授。

Prum 認為，是該團隊所採用的跨學科方法導致他們的成功 -- 這樣的結果他打算要慶祝。"相分離有了另一種實際應用：champagne!"

※ 相關報導：

＊ Self-assembly of amorphous biophotonic nanostructures by phase separation
http://www.rsc.org/Publishing/Journals/SM/article.asp?doi=b902775k