孔雀尾巴上的羽毛颜色千差万别，这总是让很多人好奇。胡克，一位17世纪的英国科学家，曾经说过这些颜色是“难以想象的”，原因之一是当孔雀的羽毛是湿的，这些颜色就消失了。胡克用当时刚刚发明的显微镜研究孔雀羽毛。他发现羽毛表面有细小细长的突起，他认为这可能是亮黄色、绿色和蓝色的原因。

胡克的猜测是对的。鸟类羽毛、蝴蝶翅膀和鱿鱼的绚丽色彩通常不是来自于能吸收光线的色素，而是来自于许多只有几百纳米大小的微小结构。这些结构的大小和间距可以从特定波长的整个阳光光谱中选择。这些颜色通常像彩虹一样明亮，从蓝色到绿色或从橙色到黄色，神奇地变化着，这取决于我们看到的角度。因为这些颜色来自反射光，不像色带，色带是由吸收其他频率的光引起的，它们往往更亮。在中美洲和南美洲的热带森林中，蓝色的蝴蝶在阳光的照射下看起来就像在穿透树冠的光线中发光，在米之外都能看到它们。

我们不太清楚这些生物结构是如何进化的，但至少我们知道它们是如何形成的，它们是如何产生美丽的色彩的。大自然没有精密的技术如电子相机来蚀刻薄膜材料，所以它必须靠巧妙的构造。如果工程师们能够掌握这些原理，他们也许能够开发出像乌贼保护色那样可以随时改变颜色的廉价布料，或者将计算机芯片中的电子电路转换成可以高速传输信息的光学通道。

下面是大自然如何形成结构，创造出各种各样的颜色，科学家们试图利用它们。

狗蓝闪蝶和蓝色摩尔蝶的耀眼蓝色来源于翅膀鳞片上复杂的纳米结构：鳞片的外侧生长着圣诞树形状的几丁质结构。每棵“圣诞树”上平行的“树枝”可以形成另一个衍射光栅，反射80%的入射蓝光。而由于这些“树枝”不是平的，它们只能在一定的角度下反射相同的颜色，降低了色彩的丰富性。生物学并不一定希望它的颜色随着观看者的角度而改变。

正如胡克在孔雀羽毛上观察到的，当蓝色闪光蝴蝶的翅膀被水覆盖时，它会改变光的衍射。因此，不同衍射系数的液体会产生不同的反射颜色。奇点公司的全球研究中心的研究人员在美国，与纽约州立大学的研究人员合作Obani和蝴蝶翅膀专家Vicksick埃克塞特大学的在英国，发展人工结构来模拟闪光蝴蝶让化学传感器能够识别不同的液体，把它们变成不同的颜色根据液体接触。他们利用半导体工业的光刻技术在固体上蚀刻这些结构。该传感器可用于检测发电厂的特定气体或饮用水中的杂质。

胡克的孔雀羽毛上细长的突起确实会散射光线，但明亮的颜色通常来自突起下面看不见的纳米结构。彩色的鸟类羽毛、鱼鳞和蝴蝶鳞通常有细小、整齐的薄层或短杆，由散射光线的密集材料组成。薄层或短杆之间的距离约等于可见光的波长，从而引起衍射。当某一特定波长的入射光从表面反射时，会相互作用形成“建设性干涉”和“破坏性干涉”，从而增强反射光中的某些颜色，减弱某些颜色。当我们左右倾斜激光盘时，我们可以看到反射表面上的各种彩虹颜色，这也是由同样的原理造成的。

在蝴蝶的翅膀上，反射层是由甲壳素，一种天然聚合物。

在翼鳞粉末坚硬的表面下，反射层之间的空隙充满了空气。在鸟类羽毛中，反射层或短杆是由黑色素组成，并埋藏在角蛋白中。在光学工业中使用的衍射光栅是由非常薄的两种材料交替组成，用于望远镜、固体激光器件等产品中对单色光的过滤和反射。

年，荷兰格罗宁根大学(UniversityofGroningen)的斯塔温加(Stavinga)发现，劳伦斯的六系风鸟雄性通过巧妙的改变，使用了这种技术。这种鸟的胸部羽毛是羽毛状的小枝，有多层黑色素。层之间的距离产生明亮的橙色反射。然而，每根羽毛树枝的横截面都是v型的，倾斜的表面也能反射蓝光。在求爱仪式中，雄性可以迅速地在橙色和蓝绿色之间变换，只要稍微动一动羽毛就能吸引雌性的目光。

目前还没有技术专家试图模仿这种效果，但斯塔文加认为，未来的时尚和汽车行业可以利用这种颜色变化：在织物中添加v形薄板可以随着穿着者的移动而改变服装的颜色；在涂装过程中，在涂料中加入这种薄板可以大大改变车辆的颜色。