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在缤纷多彩的世界中，我们常常被丰富多彩的颜色所吸引。从五彩斑斓的花朵到绚丽的彩虹，从五光十色的衣服到美丽的羽毛。在颜色的背后，是眼睛对不同波长光的主观感觉。在自然界中，我们日常所见的阳光是多种波长的混合光，当色素（颜料或者染料）对某一部分波长的光进行选择性吸收时，被吸收波长的互补色就会突出，我们也就看到了各种各样的颜色，一般我们把这种颜色称之为化学色。
不同于色素对不同波长光“偏爱”地吸收，太阳光被不同结构或物质散射、衍射或者干涉之后，混合光会“发散”开，展现出不同的颜色，我们把这种颜色称之为物理色，又可以叫做结构色。像美丽的晚霞，雨后的彩虹，空中漂浮的肥皂泡，家里好久没拿出来播放的CD……结构色不仅好看，还有用处，鸟类就用它来装饰和伪装自己。最近，来自宾夕法尼亚州立大学和麻省理工的科研人员就把结构色玩出了新的高度，该文章以Colouration by total internal reflection and interference at microscale concave interfaces为题，发表在《Nature》期刊上。
为了方便理解，我们先从简单模型开始介绍。图a中是具有η接触角的水平圆柱段，当一束白光垂直入射到圆柱段内，不同光线沿凹面的不同轨迹相互干涉（图d），产生可以观察到的颜色（图c）。当改变光的入射角和出射角，我们可以看到不同波长光的出射强度变化，图e就是其光谱特征。
以上介绍仅仅是二维情况，如果把圆柱段换成三维双相液滴会发生什么变化呢？研究人员把含有庚烷（折射率1.37）和全氟己烷（折射率1.27）的单分散、双相球帽装油滴分散在水的表面活性剂中。微观观察表明，反射光来自液滴三相接触线的的环上。在平行白光照射下，光在油滴之间向上凹界面处发生全反射，且在光束内不同位置产生微小光程差，进而使得不同波长的光发生干涉。这表明颜色是由于单个液滴内的光-物质相互作用，而不是周期性液滴排列导致的。
复享仪器总经理殷海玮博士，代本文描述了一种以前未被认识的结构光新机制，创造了具有大角度光谱分离的彩虹结构色。在凹面光学界面上，沿着全内反射的不同轨迹行进的光会干涉产生明亮的色彩图案。这种效应产生于尺寸比可见光波长大一个数量级的界面上。把水滴凝结在透明基板上，这样简单的系统中也很容易观察到。
文章还研究了复杂系统中的这种现象，包括多相液滴、三维图案聚合物表面和固体微粒，创造出与理论预测一致的彩虹色图案。这种可控制的结构着色在微尺度界面上很容易产生，因此有望本文研究思路可以在探索功能性胶状油墨、涂料、显示器和传感器上有着广泛的应用价值。
原文引自“两江科技评论”微信公众号。
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上海复享光学股份有限公司（简称：复享光学）诞生于中国的高校实验室，是一家高科技型光谱仪器公司。公司为科学家和工程师提供光谱产品、系统、服务。“让光谱简单"是公司发展理念，“光谱改变生活”是公司的愿景。
公司专注光谱仪器发展超过八年，公司获得国家高新技术企业资质，于2016年登陆新三板（NEEQ:838781）。公司位于复旦大学科技创业园，目前拥有约40名高学历工程师。公司官网：www.ideaoptics.com
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