28 July 2017 - جمعه 6 مرداد 1396
جستجوی مقالات
کلید واژگان
جستجوی پیشرفته
شناسنامه ی نشریه
صاحب امتیاز:
موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش
مدیر مسئول:
پروفسور زهرا رنجبر
سردبیر:
دکتر شهره روحانی
مدیر اجرایی:
دکتر مریم عطائی فرد
شاپا چاپی:
2251-7278
شاپا الکترونیکی:
2383-2223
دسترسی سریع
آخرین شماره ها
نظر سنجی
نظر شما در مورد سایت نشریه دنیای رنگ چیست؟
مطلوب
نسبتا مطلوب
نیاز به بهسازی دارد
ضعیف

مروری بر رنگ‌های ساختاری در طبیعت با بررسی نمونه‌هایی از توری پراش

نشریه: سال ششم-شماره سوم- پاييز1395 - مقاله 4   صفحات :  17 تا 29



کد مقاله:
JSCW-06-06-2016-10276

مولفین:
نعیمه انزابی: دانشگاه هنر اسلامی تبریز - طراحی صنعتی


چکیده مقاله:



دنیایی از رنگ‌های گوناگون در طبیعت پیرامون ما گسترده شده است که شناسایی و فهم چگونگی شکل‌گیری آنها در حوزه‌های مختلف علمی مورد توجه است. در مجموع سه منشأ اصلی برای رنگ‌های موجود در طبیعت شناخته شده است: رنگدانه‌ها، بیولومینانس و رنگ‌های ساختاری. رنگ‌های ساختاری شیوه متفاوتی از تولید رنگ بدون وجود رنگدانه هستند که بسیاری از موجودات در طبیعت همانند انواع سوسک‌ها، پروانه‌ها و پرطاووس رنگ‌های درخشان و خیره‌کننده‌ای با قابلیت‌های منحصربفرد بر اساس این روش از خود به نمایش می‌گذارند. رنگ‌های ساختاری در نتیجه برخورد نور با ساختارهای ویژه‌ای که در مقیاس نانو و میکرو در اعضای مختلف بدن این موجودات وجود دارد، ایجاد می‌شوند. متداول‌ترین سازوكارهایی که علت به وجودآمدن رنگ‌های ساختاری هستند شامل تداخل لایه، پراکندگی، بلورهای فوتونیک و توری پراش می‌باشند که از میان آنها تداخل لایه متداول‌ترین روش مورد استفاده در طبیعت است. این روش‌ها بصورت مستقل و یا ترکیبی در طبیعت مورد استفاده هستند. به غیر از حیوانات که وجود رنگ‌های ساختاری در آنها بیشتر شناخته شده است، گیاهان نیز نمونه‌های فراوانی از کاربرد رنگ‌های ساختاری را در خود دارند. این مقاله به روش توصیفی-تحلیلی به معرفی سازوكارهای تولید رنگ‌های ساختاری با تمرکز بر روش توری پراش می‌پردازد. توری پراش از کمیاب‌ترین روش‌های مورد استفاده در طبیعت است که رنگ‌های رنگين‌كمان ایجاد می‌کند و نمونه‌هایی از آن در سنگ اوپال، برخی از انواع سوسک‌ها و پروانه‌ها و گیاهانی چون گل بامیه و لاله وجود دارد.


Article's English abstract:

We live in a nature full of different colors around us. Different areas of science were interested understanding the means of colors been produced in nature. Three main sources have been identified for nature’s colors: pigments, structural colors and bioluminescence. Structural colors are a different way in producing color which is not based on pigments. Many various types of creatures such as beetles, butterflies and peacock feather show bright and attractive colors based on structural colors. Structural color is a special one, which is the color produced from complex interaction between light and sophisticated nano- or micro-structures. The most common mechanisms of structural colors are film interference, diffraction grating, scattering and photonic crystals. Film interference is the mostly used one. The mechanisms mentioned are used independently or combined with each other in nature. Along with animals which are best known for structural colors, there are many examples of plants in case too. This paper presents an overview of various relevant mechanisms in nature and focus on diffraction grating in details. Diffraction gating is rare than other methods and produces iridescent colors. Some examples of it have been recognized in opals, beetles, butterflies and some plants like hibiscus and tulip flowers.


کلید واژگان:
رنگ‌های ساختاری، توری پراش، تداخل لایه، پراکندگی، بلورهای فوتونیک، طبیعت.

English Keywords:
Structural color, Diffraction grating, Film interference, Scattering and Photonic crystals, Nature.

منابع:

English References:
1. J. Sun, B. Hushan, J. Tong, "Structural coloration in nature", RSC Adv., 3, 14862-14889, 2013. 2. N. Dushkinaa, A. Lakhtakiab, "Structural Colors", Engineerd Biomimicry edited by Akhlesh Lakhtakia and Ra?l J. Mart?n-Palma, USA, Elsevier, 267-302, 2013. 3. K. L. Yu, T. X. Fan, S. Lou, D. Zhang, "Biomimetic optical materials: Integration of nature’s design for manipulation of light", Prog. Mater. Sci., 58, 825-873, 2013. 4. B. J. Glover, H. M. Whitney, "Structural colour and iridescence in plants: the poorly studied relations of pigment colour", Annals of Botany, 105, 505-511, 2010. 5. J. Zi, X. Yu, Y. Li, X. Hu, C. Xu, X. Wang, X. Liu, R. Fu, "Coloration strategies in peacock feathers", PNAS, 22, 100, 12576-12578, 2003. 6. C. W. Mason, "Structural colors in insects", Phys Chem, 30, 383-395, 1926. 7. X. Y. Liu, "Bioinspiration: from nano to micro scales", New York, NY, Springer, 276-278, 2012. 8. S. Kinoshita, S. Yoshioka, "Structural colors in nature: the role of regularity and irregularity in the structure", Phys Chem, 6, 1442-1459, 2005. 9. Y. Ding, S. Xu, Z. L. Wang, "Structural colors from Morpho peleides butterfly wing scales", J. Appli. Phys., 106 (7), 074702-074706, 2009. 10. M. H. Amiri, H. M. Shaheen, "Chromatophores and color revelation in the blue variant of the Siamese fighting fish (Betta splendens)", Micron, 43, 159-169, 2012. 11. C. A. Brebbia, C. Greated, M. W. Collins, "Colour in art, design & nature", Southampton, Boston, WIT Press, 2011. 12. M. D. Shawkey, N. I. Morehouse, P. Vukusic, "A protean palette: color materials and mixing in birds and butterflies", J. R. Soc. Interface, 6, 221-231, 2009. 13. S. M. Doucet, M. G. Meadows, "Iridescence: a functional perspective", J. R. Soc. Interface, 6, 115-132, 2009. 14. S. Kinoshita, "Structural colors in the realm of nature", Singapore, World Scientific, 2008. 15. A. R. Parker, "515 million years of structural colour", J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 2, 15-28, 2000. 16. S. Kinoshita, S. Yoshioka, J. Miyazaki, "Physics of structural colors", Reports Prog. Phys., 7, 71, 076401-076431, 2008. 17. M. Kolle, "Photonic structures inspired by nature", Verlag Berlin Heidelberg, Springer Science & Business Media, 2011. 18. A. E. Seago, P. Brady, J. P.Vigneron, T. D. Schultz, "Gold bugs and beyond: a review of iridescence and structural colour mechanisms in beetles", J. R. Soc. Interface, 6 (Suppl 2), 165-184, 2009. 19. H. C. Bolton, L. A. Bursill, A. C. McLaren, R. G. Turner, "On the origin of the colour of labradorite", phys stat sol (b), 18, 221-230, 1966. 20. H. D. Wolpert, "Optical filters in nature", February 2009, OSA Opt Photon News 20 (2), 22-27, viewed 20 May 2016, http://www. osa-opn.org. 21. S. Zobl, T. R. Matin, B. Y. Majlis, T. Schwerte, M. Schreiner, I. C. Gebeshuber, "Structural colours in the focus of nano engineering and the arts: a survey on state-of-the art developments", Proceedings of the Third European Conference on Tribology and Fourth Vienna International Conference on Nanotechnology, 815-821, Vienna, Austria, 2011. 22. A. T. Young, "Rayleigh scattering", Phys. Today, 35, 42-48, 1982. 23. C. F. Bohren, D. R. Huffman, "Absorption and scattering of light by small particles", New York, USA, Wiley, 1983. 24. R. H. Lipson, C. Lu, "Photonic crystals: a unique partnership between light and matter", Europ. J. Phys., 30, 33-48, 2009. 25. J. P. Vigneron, P. Simonis, "Structural Colors", Adv. Insect Physiol., 38, 181-218, 2010. 26. P. Vukusic, J. R. Sambles, C. R. Lawrence, "Structural colour: Colour mixing in wing scales of a butterfly", Nature, 404, 457, 2000. 27. A. R. Parker, "A vision for natural photonics", Philos. Trans. R. Soc. London, A 362, 2709-2720, 2004. 28. C. Palmer, E. Loewen, "Diffraction grating handbook", sixth edition, New York, USA, Newport, 2005. 29. A. L. Ingram, A. R. Parker, "A review of the diversity and evolution of photonic structures in butterflies", Phil. Trans. R. Soc. B 363, 2465-2480, 2008. 30. B. K. Hsiung, T. A. Blackledge, M. D. Shawkey, "Structural color and its interaction with other color-producing elements: perspectives from spiders", Proc of. SPIE, The Nature of Light: Light in Nature V, 9187, 91870B, 2014. 31. S. M. Doucet, M. G. Meadows, "Iridescence: a functional perspective", J. R. Soc. Interface, 6, (Suppl 2), 115-132, 2009. 32. M. Xiao, A. Dhinojwala, M. D. Shawkey, "Nanostructural basis of rainbow-like iridescence in common bronzewing Phaps chalcoptera feathers", Opt. Express, 22 (12), 14625-14636, 2014. 33. Interference and Colour, Part I – Diffraction Gratings, November 2011, Published on C21 Physics Teaching for the 21st Century, viewed 21 May 2016, http: // c21.phas.ubc. ca/ article/ interference-and-colour-part-i-diffraction-gratings 34. 34. Why are CDs, DVDs and opals colored? (diffraction), viewed 28 May 2016, http:// www.webexhibits.org/ causesofcolor/15F.html 35. C. D. Dushkin, K. Nagayama, T. Miwa, P. A. Kralchevsky, "Colored multilayers from transparent submicrometer Spheres", Langmuir, 9 (12), 3695-3701, 1993. 36. E. Gaillou, E. Fritsch, B. Aguilar-Reyes, B. Rondeau, J. Post, A. Barreau, M. Ostroumov, "Common gem opal: an investigation of micro-to-nano-structure", Am Miner, 93, 1865-1873, 2008. 37. M. H. Bartl, "Butterfly-inspired photonics reverse diffraction color sequence", Pans, 44, 111, 15602-15603, 2014. 38. J. P. Vigneron, P. Simonis, A. Aiello, A. Bay, D. M. Windsor, J. F. Colomer, M. Rassart, "Reverse color sequence in the diffraction of white light by the wing of the male butterfly Pierella luna (Nymphalidae: Satyrinae)", Phys. Rev., E 82, 021903, 2010. 39. A. L. Ingram, V. Lousse, A. R. Parker, J. P. Vigneron, "Dual gratings interspersed on a single butterfly scale", J. R. Soc Interf, 5, 1387-1390, 2008. 40. S. Kinoshita, S. Yoshioka, Y. Fujii, N. Okamoto, "Photophysics of structural color in the Morpho butterflies", Forma, 17, 103-121, 2002. 41. P. Vukusic, J. R. Sambles, C. R. Lawrence, R. J. Wootton, "Quantified interference and diffraction in single Morpho butterfly scales", Proc. R. Soc. Lond., B 266, 1403-1411, 1999. 42. L. P. Biro, J. P. Vigneron, "Photonic nanoarchitectures in butterflies and beetles: valuable sources for bioinspiration", Laser Photonics Rev., 5, 27-51, 2010. 43. A. R. Parker, "Discovery of functional iridescence and its coevolution with eyes in the phylogeny of Ostracoda (Crustacea)", Proc. R. Soc. London, Ser. B, 262, 349-355, 1995. 44. P. G. Kevan, M. Giurfa, L. Chittka, "Why are there so many and so few white flowers?", Trends in Plant Sci., 1, 280-284, 1996. 45. H. M. Whitney, M. Kolle, P. Andrew, L. Chittka, U. Steiner, B. J.Glover, "Floral iridescence, produced by diffractive optics, acts as a cue for animal pollinators", Sci., 323, 130-133, 2009. 46. C. Meyers, September 2015, "Understanding Nature's Most Striking Colors", viewed 2 Jun 2016, https: // publishing. aip. org /publishing/ journal-highlights /understanding-natures-most-striking-colors. 47. Structural Colours, Cambridge University, Department of Chemistry, viewed 2 Jun 2016, http:// www.ch.cam.ac.uk/ group/vignolini/research/structural-colours.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 992
تعداد دریافت فایل مقاله : 17