像孔雀和蜂鳥這樣的鳥類，它們的羽毛為何有如此引人注目的色彩，甚至有著彩虹般的微光呢？
這些鮮豔顏色的秘密在於羽毛中奈米級設計的一個關鍵特徵。研究人員在羽毛奈米結構中發現了一種進化上的變化，使鳥類能夠顯示的色彩範圍增加了一倍多。這是非常複雜的自然奈米結構，以至於人們才剛剛開始在技術上覆制它。
細小的樹枝狀羽毛細絲中的黑色素薄層與光線相互作用，根據觀察角度放大某些波長
這一發現有助於研究人員瞭解彩虹色最初是如何以及何時在鳥類身上形成的，也有助於激發新材料的工程設計，以捕捉或操縱光線。
當彩虹色的鳥類移動時，它們羽毛上細小的樹枝狀結構內，還存在著奈米級結構與光相互作用，根據視角放大特定波長。這被稱為結構著色，其中晶體狀奈米結構操縱光線。
如果你從一根彩虹色的羽毛上取下一個小觸鬚，將其橫截面放在電子顯微鏡下，你會看到一個有序的結構，在灰色的基底上有黑點，有時也有黑環或血小板。黑點是一種充滿色素的囊，稱為黑素體，周圍的灰色是羽毛角蛋白。
粗杆、細杆、空心杆、血小板和空心血小板
奇怪的是，黑素小體結構有各種形狀。它們可以是桿狀或片狀，實心或空心。例如，蜂鳥往往有中空的血小板狀黑素體，而孔雀則有桿狀黑素體。但為什麼鳥類進化出具有如此多不同型別黑素體的彩虹色奈米結構是個謎，科學家們不確定某些黑素體型別是否比其他型別更能產生廣泛的鮮豔顏色。
為了回答這個問題，研究人員將進化分析、光學建模和羽毛測量相結合，所有這些都使他們能夠揭示彩虹羽毛奈米結構背後的一般設計原則。
理論預測，黑色素層的厚度能夠在鳥類可見光譜中產生真正強烈的顏色。結合光學建模和羽毛分析的結果，研究人員確定，無論黑色素小體的形狀如何，薄的黑色素層幾乎是彩虹色羽毛能夠產生的顏色範圍的兩倍。
這項關鍵的進化突破，即黑色素小體可以排列在較薄的黑色素層中，為鳥類創造了新的顏色。不同型別的黑色素就像一個靈活的奈米結構工具包，為同一目的提供了不同的途徑：由薄薄的黑色素層產生明亮的彩虹色，從而大大增加了不同鳥類可以顯示的顏色範圍。
產生彩虹色的奈米結構可能在不同的鳥類群體中進化了很多次，不同的群體有不同的進化策略，但殊途同歸，它們都進化出較薄的黑素層。
這項研究的發現可以用來重建諸如恐龍等史前動物的顏色。黑素小體可以在化石羽毛中儲存數百萬年，因此可以透過測量黑素小體化石來推斷鳥類和恐龍的原始羽毛顏色甚至彩虹色。
而在實際生活中，鳥類羽毛中黑素體和角蛋白的組成可能為設計先進的彩虹色奈米結構提供線索，這些奈米結構可以有效捕捉或操縱光線，或者用於生產不需要染料或顏料的環保塗料。彩虹色的羽毛還可以使人們對多功能材料有更深入的瞭解。與通常為單一功能開發的人造材料不同，天然材料本質上是多用途的。黑色素不僅有助於產生虹彩；它還能保護鳥類免受危險的紫外線輻射，增強羽毛，抑制微生物生長。
未來，人們的衣服也許不再需要任何染料，又能遮陽，也能防水，透氣又保溫。希望能趕得上那一天[淚奔]。
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