文獻探討

生長在中南美洲，身上顯現輝煌藍色的 Morpho butterflies 就是 一種結構性顏色的獨特實例，如圖 1.1。從物理的角度來看，Morpho 翅膀的特點可歸類為：特定波長下有非常高的反射率( > 60%)，向廣 泛的角度範圍均勻反射單一顏色( > ±40˚從垂直方向)，閃閃發亮如金 屬光澤一般。

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Mason 對 Morpho 蝴蝶進行了仔細的研究得出了結論，顏色的 產生是由於鱗片上向著根部傾斜的葉片狀突起[1]，Anderson 和 Richards 以電子顯微鏡觀測 Morpho cypris ，發現上百個 0.2mm 線寬 的脊版分佈在鱗片上[2]，他們認為散射和多彩的反射是由於這先脊 板的間格與寬度的變化。Ghiradella 對霓虹色彩的鱗翅目昆蟲鱗片進 行結構及其發展的調查[3,4,5,6]，她將有霓虹色彩的鱗片成因歸因於 層狀隔板的薄膜及晶格繞射；就彈性摺皺對霓虹鱗片的發展做了一番 解釋。Vukusic et al.在 2000 發表了在鳳蝶翅膀上一套新的顏色混合結 構[7]。

對於 Morpho 翅膀的謎團已經找到解答，經由觀測鱗片的微結構 並分析其反射光譜，2002 年 Shuichi Kinoshita 等人歸納出幾點[8]；層 狀結構使得反射光在一定的波長範圍內產生建設性的干涉，不規則的 層狀微結構高度消除了彼此之間所產生的干涉現象，這也造成廣泛的 範圍內反射單一顏色。根據如此的論點，它們基於光波的繞射跟干涉 原理，建立簡單的數學模型架構進行模擬分析，得到相似的答案[9]。

由於物理成因跟數學模型有初步的成果，不少人試圖複製出同樣 的結構性顏色，近十年來有越來越多的研究在複製 Morpho 顏色上，

圖 1.1 Morpho 蝴蝶[20]

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Shinji Matsui 等人以 FIB-CVD(focused-ion-beam

chemical-vapor-deposition)將立體的層狀微結構成形，完整的呈現

Akira Saito 等人認為，規則與不規則微結構之間的作用是 Morpho 色彩主要的成因[13]；它們以乾蝕刻在石英基板上製造可控制的粗糙 度，以 為基礎單位的隨機 2D 圖形，向下蝕刻 ， 再以 跟 鍍上多層膜，得到了非常相近的結果；對複製 Morpho 翅膀的結構性顏色來說，是很大的進展。之後又將這模式套用於大量 製造上[14]；他們利用 nanocasting lithography 並試用了很多的高分子 材料來精細的複製圖案。這方法比傳統的奈米壓印能更完整的複製圖 案而不破壞模具，而混入材料的氣泡也會因熱烘烤而消除。由於複製 出的基板上圖案尺寸精細，經過薄膜處理後的成品顏色也前一個研究 的成果一樣。

除此之外，他們還接續的改變製程跟基板的參數，試圖使複製品 的光譜更接近 Morpho 翅膀[15]；2011 年以有限時域差分法(finite difference time domain)來模擬在 Morpho 鱗片上奈米等級的亂數長度

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對光學的影響[16]。

圖 1.2 模仿 Morpho 蝴蝶的纖維截面[10]

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