在慵懒的夏日里，静静地坐在河畔上，欣赏着头顶美丽的蓝色天空与河岸上郁郁葱葱的植物。水中充满了生机，小鱼、骨顶鸡和水?都在水边忙碌着。

在这令人感到心旷神怡的场景中，格外引人注目的是蜻蜓身体上，绿头鸭翅膀上以及河边巡逻的翠鸟羽毛上明亮的蓝色闪光。

这些生物闪烁着独特的蓝色，与我们在孔雀羽毛和亚马孙丛林的蝴蝶中看到的一样。这如同宝石般的金属色调具有特殊的用途：帮助这些生物从相对单调的环境中脱颖而出。

但是这些植物和动物是如何获得这些神奇的蓝色微光的呢？实际上，真正的蓝色色素在自然界中相对罕见，因此它们转而巧妙地运用光线的特点，来产生这种令人眼花缭乱的效果。

复杂的分子

在自然界中，我们遇到天然蓝色色素的频率低于红色、绿色或黑色色素，因为能够反射蓝光的分子天然更复杂。

为了产生某种颜色，分子必须吸收除此颜色之外的所有光。对于蓝色色素，这意味着必须吸收红光。红光的能量低于蓝光，并且能量越低的光越难吸收，因此任何反射蓝光的分子都必须更努力地吸收红光。

能够完成这一过程的分子大而复杂，它们的生产对生物体来说更加耗费资源。这就是它们在在漫长的演化过程中不太可能出现并且遗传下来的原因——在适者生存的过程中，生物体维持这种特征的成本常常太高了。

许多蓝色的植物和动物进化出这一特征，都是出于某个重要原因，也许是为了吸引特定的传粉者、吸引配偶或警告捕食者。例如，矢车菊的蓝色是为了吸引昆虫传粉者，它使用了让玫瑰变红的分子，但采取了更加复杂的排列方式，使其反射蓝光。

大自然的技巧

大自然没有演化出能够吸收红光的复杂分子，但我们应该感谢它创造出了另一种可以呈现蓝色的技巧，这流光溢彩的蓝色构成了生命世界的蓝色调。

这些闪烁着蓝光的生物材料和甲虫的背部、鸟的羽毛或植物的果实相同具有相同的成分（主要包含几丁质、角蛋白和纤维素这些生物分子）。但这些材料基本上是透明的，是它们表面的结构使其呈现蓝色。

这种材料的表面既不光滑也不连续，而是由一层层的脊或球构成。这些图案创造了新的表面，与撞击它们的光发生不同的相互作用。

这些重复的图案非常小，波长45nm的蓝光就足以跨越两个图案元素。这种微观材料构型与光波长宽度之间的匹配，对于决定材料对肉眼反射哪些光谱颜色至关重要。

经过演化的塑造，这种微观图案的大小和蓝光完美契合。尽管只有一小部分蓝光被反射，其余部分都穿过了透明材料，但光的叠加效应非常强，以至于只用少数重复的图案就可以反射大量的蓝光，其反射效率比色素高两到三倍。白光中的其余色光被表面下方的黑色色素所吸收。

每种发光的材料中都能发现这种令人惊叹的效应。它存在于甲虫、海藻、水果、喜鹊和秋海棠中，甚至萱草花心发出的微光也是因为它。

虽然这种独特的效应可以产生任何颜色，方法是通过改变图案元素中的间距，但它在蓝色中尤其普遍存在。

实际上，制造这些看似复杂的表面比制造可以吸收红光的天然色素分子更简单。它相当高效，产生的绚丽耀眼的蓝色为整个自然世界的数百种不同表面增添了光彩。

转载：科研圈

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