孔雀的羽毛色彩斑斕。雄性孔雀拖著長(zhǎng)長(zhǎng)的尾羽，根根羽毛尾部綴著由藍(lán)、綠、黃、棕等顏色的小羽枝組成的“眼圈”，開(kāi)屏?xí)r反射出鮮艷奪目的光澤。孔雀羽毛絢麗色彩的來(lái)源曾引起了胡克、牛頓、邁克耳孫等科學(xué)巨匠的極大興趣。

自然界的色彩主要通過(guò)兩種途徑產(chǎn)生：一種是色素色，另一種是結(jié)構(gòu)色。色素色是最普遍和常見(jiàn)的顏色，來(lái)源于色素有選擇地吸收某些顏色的光，而反射或散射其他色彩的光。而結(jié)構(gòu)色的起源與色素色完全不同，是由自然光與光學(xué)結(jié)構(gòu)的相互作用而產(chǎn)生的干涉、衍射或散射效應(yīng)造成的，它的特性是虹彩效應(yīng)，即隨著觀察角度變化其色彩也會(huì)相應(yīng)改變?？兹赣鹈纳示褪且粋€(gè)典型的例子。

用電子顯微鏡觀察孔雀羽毛不同色彩小羽枝的微觀結(jié)構(gòu)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)小羽枝的皮層是有序的光學(xué)結(jié)構(gòu)，由角蛋白基底鑲嵌周期排列的黑色素小柱子陣列構(gòu)成，中間還有空氣小孔陣列。

不同顏色小羽枝中的光學(xué)結(jié)構(gòu)很相似，主要的差異是黑色素小柱子之間的間距不同。藍(lán)色、綠色、黃色和棕色小羽枝中黑色素小柱的間距分別約為140、150、160和185納米；就是這小小的差異導(dǎo)致了不同的顏色。這種光學(xué)結(jié)構(gòu)(又稱為“光子晶體”)會(huì)產(chǎn)生干涉和散射的聯(lián)合效應(yīng)，形成多種色彩。如呈現(xiàn)綠色的小羽枝中是因?yàn)樗鼘?duì)綠光有很強(qiáng)的反射作用，其余顏色光都可以透過(guò)。

孔雀羽毛還具有虹彩效應(yīng)，如果我們斜著觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)色彩發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象，如綠色羽毛變成了藍(lán)色，黃色羽毛變成了綠色。這種虹彩效應(yīng)是由于光學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)光的選擇性反射的色彩隨著觀察角度變化相應(yīng)發(fā)生了藍(lán)移。

孔雀羽毛調(diào)控色彩的策略非常精妙，即利用小羽枝皮層的光學(xué)結(jié)構(gòu)，稍微變化其結(jié)構(gòu)參數(shù)就可獲得不同色彩的結(jié)構(gòu)色。結(jié)構(gòu)色具有色素色沒(méi)有的美妙特性。如虹彩色澤、高亮度和色彩飽和度。改變結(jié)構(gòu)就可改變顏色以及永不褪色等。因此，結(jié)構(gòu)色在生物仿生制備新型環(huán)境友好顏料、顯示等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景，也為科學(xué)家研制新型的光子結(jié)構(gòu)材料和器件提供了靈感。