(به : Structural coloration)، در موجودات زنده محصول رنگی است که توسط ساختار میکروسکوپی سطوح بسیار ریز کافی برای تداخل در ایجاد می‌شود و گاهی در ترکیب با می‌باشد. برای نمونه، دم قهوه‌ای رنگ هستند، اما ساختار میکروسکوپی آن‌ها باعث می‌شود نور ، و را نیز منعکس کنند و اغلب هستند.
 رنگ‌آمیزی ساختاری اولین بار توسط دانشمندان انگلیسی و مشاهده شد و آن اصل « » توسط یک قرن بعد توضیح داده شد. یانگ، رنگین‌تابی را ناشی از تداخل بین بازتاب‌های دو یا چند سطح از ، همراه با انکسار هنگام ورود و خروج نور از این پرده‌ها عنوان کرد. هندسه سپس تعیین می‌کند که در زوایای خاص، نوری که از هر دو سطح منعکس می‌شود به‌طور سازنده تداخل ایجاد می‌کند، در حالی که در زوایای دیگر، نور به‌طور مخرب تداخل می‌کند؛ بنابراین رنگ‌های مختلف در زوایای مختلف ظاهر می‌شوند.
 در حیوانات، مانند پرهای و فلس‌های ، تداخل توسط طیف وسیعی از سازوکارهای ، از جمله ، آینه‌های انتخابی، ، الیاف بلوری، ماتریس‌های نانوکانال و پروتئین ایجاد می‌شود که می‌تواند پیکربندی آنها را تغییر دهد. برخی از برش‌های گوشت نیز به دلیل قرار گرفتن در آرایش دوره‌ای فیبرهای عضلانی، رنگ‌آمیزی ساختاری را نشان می‌دهند. بسیاری از این سازوکارهای نوری با ساختارهای پرجزئیات قابل مشاهده توسط مطابقت دارند. در معدود گیاهانی که از رنگ‌آمیزی ساختاری بهره می‌برند، رنگ‌های درخشان توسط ساختارهای درون سلول تولید می‌شوند. درخشان‌ترین رنگ آبی شناخته شده در هر بافت زنده در وجود دارد، جایی که یک ساختار مارپیچی از الیاف سلولز باعث پراکندگی نور در می‌شود. درخشش ظاهری گیاه توسط انعکاس پرده نازک توسط روپوست که با رنگدانه‌های تکمیل می‌شود و انشار قوی پراکندگی توسط یک لایه سلول بلافاصله در زیر تولید می‌شود.
 رنگ‌آمیزی ساختاری با استفاده از سطوح که می‌تواند رنگ‌های درخشان، تطبیقی، سوئیچ‌های نوری کارآمد و شیشه‌های با بازتاب کم را ایجاد کند، امکان استفاده صنعتی، تجاری و نظامی را دارد.
 
رابرت هوک در کتاب میکروگرافیا ( ) در سال ۱۶۶۵، رنگهای «خارق‌العاده» پرهای طاووس را توصیف کرد: ایزاک نیوتون در کتاب خود در سال ۱۷۰۴ سازوکار رنگ‌های دیگر غیر از رنگدانه قهوه‌ای پرهای دم طاووس را توصیف کرد. نیوتن متذکر شد که، توماس یانگ (۱۸۲۹–۱۷۷۳) با نشان دادن نور، نظریه ذرات نیوتن را در مورد نور گسترش داد. وی در سال ۱۸۰۳ نشان داد که نور می‌تواند از لبه‌های تیز یا شکاف‌ها پراکنده شود و الگوهای تداخلی ایجاد کند.
 
در کتاب رنگ‌آمیزی حیوان ( ) در سال ۱۸۹۲، فِرانک اِوِرز بِدارد ( ) ((۱۸۵۸–۱۹۲۵) وجود رنگ‌های ساختاری را تصدیق کرد: اما بدارد پس از آن تا حد زیادی رنگ‌آمیزی ساختاری را نادیده گرفت، اولاً به دلیل تابع بودن رنگدانه‌ها: «در هر مورد رنگ [ساختاری] برای نمایش خود به یک پس‌زمینه از رنگدانه تیره نیاز دارد.» و سپس با تأیید نادر بودن آن: «متداول‌ترین منبع رنگ در حیوانات بی‌مهره وجود پوست در رنگدانه‌های مشخص است.» اگرچه بعداً اعتراف کرد که دارای «ویژگی‌های ساختاری» در مو است که «باعث ایجاد رنگ‌های درخشان می‌شود.»
 رنگ‌آمیزی ساختاری بیش از رنگدانه‌ها ناشی از اثرات تداخل است. هنگامی تولید می‌شوند که ماده با خطوط موازی ریز نمره‌گذاری شود، یا از یک یا چند موازی تشکیل شده باشد، یا در غیر این صورت از ریزساختارهایی در مقیاس رنگ تشکیل شده باشد.
 رنگ‌آمیزی ساختاری مسئول پرهای آبی و سبز بسیاری از پرندگان است (برای نمونه ، و ) و همچنین بسیاری از بال ، موارد بال ( ) و (در حالی که در میان نادر است) براق شدن گلبرگ‌های . مانند پرهای و پوستک‌های مانند ( ) و ، این‌ها اغلب هستند. دلیل این امر این است که رنگ منعکس شده به زاویه دید بستگی دارد، که به نوبه خود بر فاصله آشکار سازه‌های مسئول نظارت دارد. رنگ‌آمیزی ساختاری را می‌توان با رنگ‌های رنگ‌دانه ترکیب کرد: پرهای طاووس با قهوه‌ای رنگی می‌شوند، در حالی که گلبرگ‌های آلاله هم رنگدانه‌های برای زردی دارند و هم پرده‌های نازک برای بازتاب.
 رنگین‌تابی، همان‌طور که توماس یانگ در سال ۱۸۰۳ توضیح داد، زمانی ایجاد می‌شود که بخشی از نور را که از سطح بالایی آنها می‌بارد، منعکس کنند. بقیه نور از طریق پرده‌ها عبور می‌کند و قسمت دیگری از آن از سطح پایین آنها منعکس می‌شود. دو مجموعه امواج منعکس شده در یک جهت به سمت بالا حرکت می‌کنند. اما از آنجا که امواج منعکس کننده پایین کمی دیرتر حرکت می‌کنند «با ضخامت و پرده و زاویه سقوط نور کنترل می‌شود» دو مجموعه خارج می‌شوند.
 هنگامی که امواج یک یا چند طول موج کامل از یکدیگر فاصله دارند، در برخی از زوایای خاص، آنها به هم اضافه می‌شوند (به‌طور سازنده تداخل می‌کنند) و بازتاب قوی ایجاد می‌کنند. در زوایای دیگر و اختلاف فاز، آنها می‌توانند کم شوند و بازتاب ضعیفی داشته باشند؛ بنابراین پرده نازک فقط یک طول موج یک رنگ خالص را در هر زاویه مشخص انتخاب می‌کند، اما طول موج دیگر رنگ‌های مختلف را در زوایای مختلف منعکس می‌کند؛ بنابراین، به محض حرکت یک ساختار پرده نازک مانند بال یک پروانه یا پر پرنده، به نظر می‌رسد که تغییر رنگ می‌دهد.
 تعدادی از سازه‌های ثابت می‌توانند با ایجاد سازوکاری شامل توری‌های پراش، آینه‌های انتخابی، بلورهای فوتونی، الیاف کریستال و ماتریس‌های تغییر شکل یافته، رنگ‌های ساختاری ایجاد کنند. ساختارها می‌توانند بسیار پیچیده‌تر از یک پرده نازک باشند: پرده‌ها را می‌توان برای ایجاد رنگین‌تابی قوی، ترکیب دو رنگ یا تعادل بخشیدن به تغییر ناگزیر رنگ با زاویه، برای ایجاد یک اثر پراکنده بیشتر و اثر رنگین‌تاب کمتر جمع کرد. هر سازوکار یک راه‌حل خاص برای مشکل ایجاد یک رنگ روشن یا ترکیبی از رنگ‌های قابل مشاهده از جهات مختلف ارائه می‌دهد.
 ساخته شده از لایه‌های و هوا باعث ایجاد رنگ‌های رنگین‌تاب مختلف در فلس بال پروانه‌ها و همچنین پرهای دم پرندگان مانند طاووس می‌شود. هوک و نیوتن درست ادعا کردند که رنگ طاووس در اثر تداخل ایجاد می‌شود، اما ساختارهای مسئول، از نظر مقیاس نزدیک به طول موج نور (به میکروگراف‌ها مراجعه کنید)، کوچکتر از ساختارهای مخططی بودند که می‌توانند با خود ببینند.
 روش دیگر برای تولید توری پراش استفاده از آرایه‌های درختی شکل کیتین است، مانند فلس بال برخی از با رنگ درخشان (نگاه کنید به طرح). باز هم نوع دیگری در ، پرنده بهشتی وجود دارد. مویچه‌های پرهای ناحیه سینه آن با رنگ روشن و شکل V است و ریزساختارهایی با پریده نازک ایجاد می‌کند که به شدت منعکس کننده دو رنگ مختلف است: سبزآبی روشن و زرد نارنجی روشن. هنگامی که پرنده حرکت می‌کند، به جای اینکه به‌صورت رنگین‌تاب جابه‌جا شود، به شدت بین این دو رنگ تغییر می‌کند. در طول خواستگاری، پرنده نر به‌طور سیستماتیک حرکات کوچکی را برای جذب ماده انجام می‌دهد، بنابراین ساختارها باید از طریق تکامل یافته باشند.
 می‌توانند به روش‌های مختلفی تشکیل شوند. در پروانه بلورهای فوتونی از آرایه‌هایی از سوراخ‌های نانو در کیتین فلس‌های بال تشکیل شده‌اند. قطر این حفره‌ها در حدود ۱۵۰ است و فاصله آنها تقریباً یکسان است. سوراخ‌ها به‌طور منظم در وصله‌های کوچک مرتب می‌شوند. وصله‌های همسایه حاوی آرایه‌هایی با جهت‌گیری متفاوت هستند. نتیجه این است که این وصله‌های زمردی فلس‌های قلب‌گاو، به جای اینکه رنگین‌تاب باشد، نور سبز را در زوایای مختلف به‌طور مساوی منعکس می‌کنند.
 در ، یک سرخرطومی از ، اسکلت بیرونی کیتینی با فلس‌های بیضی سبز رنگین‌تاب پوشانده شده‌است. اینها شامل شبکه‌های بلوری مبتنی بر پایه‌الماس هستند که در همه جهات برای ایجاد یک رنگ سبز درخشان که به سختی با زاویه تغییر می‌کند قرار دارند. فلس‌ها به‌طور مؤثر به پیکسل‌هایی با عرض یک میکرومتر تقسیم می‌شوند. هر از این دست یک کریستال منفرد است و نور را در جهتی متفاوت از همسایگان خود منعکس می‌کند.
 برای ایجاد اثرات تداخل از چاله‌های کاسه‌ای به اندازه میکرون تشکیل شده‌اند که با چندین لایه کیتین در فلس‌های بال پروانه ، پوشانده شده‌اند. اینها به‌عنوان بسیار انتخابی برای دو طول موج نور عمل می‌کنند. نور زرد مستقیماً از مراکز گودال منعکس می‌شود. نور آبی دو بار توسط کناره‌های گودال منعکس می‌شود. این ترکیب سبز به نظر می‌رسد، اما می‌تواند به صورت آرایه‌ای از لکه‌های زرد احاطه شده توسط دایره‌های آبی در زیر میکروسکوپ دیده شود.
 که از آرایه‌های شش ضلعی نانوالیاف توخالی تشکیل شده‌است، رنگ‌های رنگین‌تاب روشن در موش‌دریا ( ) (کرم حلقوی غیرشبه‌کرم)، را ایجاد می‌کند. رنگ‌ها به صورت هستند و به شکارچیان هشدار می‌دهند که حمله نکنند.
 دیواره‌های کیتین مژکچه‌های توخالی یک کریستال فوتونی شش‌ضلعی به شکل شانه‌عسل تشکیل می‌دهند. سوراخ‌های شش ضلعی ۰٫۵۱ میکرومتر از یکدیگر فاصله دارند. این ساختار رفتار نوری دارد که گویی از پشته‌ای از ۸۸ توری پراش تشکیل شده‌است و باعث می‌شود افرودیتا یکی از رنگین‌تاب‌ترین موجودات دریایی باشد.
 ، متشکل از نانو کانال‌های به‌طور تصادفی جهت‌دار در یک ماتریس شبه‌اسفنجی است، که باعث ایجاد رنگ آبی غیررنگین‌تاب در طوطی می‌شوند. از آنجا که بازتاب‌ها همه در یک راستا قرار نگرفته‌اند، رنگ‌ها اگرچه هنوز هم باشکوه هستند، اما از نظر زاویه تفاوت زیادی ندارند، بنابراین رنگین‌تاب نیستند.
 ، که از میکروفیبریل‌های انباشته شکل می‌گیرد، انعکاس براگ را در « » گیاه ایجاد می‌کنند و در نتیجه شدیدترین رنگ آبی شناخته شده در طبیعت است. سطح توت دارای چهار لایه سلول با دیواره‌های ضخیم است که حاوی مارپیچ‌های سلولز شفاف با فاصله از یکدیگر است تا با نور آبی ایجاد کند. زیر این سلول‌ها یک لایه به ضخامت دو یا سه سلول وجود دارد که حاوی قهوه‌ای تیره است. توت مرمری رنگ قوی‌تری نسبت به بال‌های پروانه‌های تولید می‌کند و یکی از اولین نمونه‌های رنگ‌آمیزی ساختاری است که از هر گیاه شناخته می‌شود. فیبرهای انباشته شده هر سلول ضخامت خاص خود را دارد و باعث می‌شود رنگ متفاوتی از همسایگان خود را منعکس کند و یک اثر پیکسلی یا با آبی‌های مختلف و با نقطه‌های سبز، بنفش و قرمز درخشان ایجاد کند. الیاف هر سلول یا چپ‌دست یا راست‌دست هستند، بنابراین هر سلول به صورت دایره‌ای نوری را که در یک جهت یا جهت دیگر منعکس می‌کند قطبی می‌کند. توت مرمری اولین جاندار شناخته شده‌ای است که چنین قطبی شدن نور ( ) را نشان می‌دهد، اما با این وجود عملکرد بصری ندارد، زیرا پرندگان بذرخوار که از این گونه گیاهان دیدن می‌کنند قادر به درک نور قطبی نیستند. ریزساختارهای مارپیچی در سوسک‌های نیز یافت می‌شوند که در آنها رنگ‌های رنگین‌تاب تولید می‌کنند.
 ، بر اساس دو لایه بالایی گلبرگ‌های آلاله. درخشندگی زرد از ترکیبی نادر در میان گیاهان از رنگدانه زرد و رنگ‌آمیزی ساختاری ناشی می‌شود. روپوست فوقانی بسیار صاف به‌عنوان یک پرده نازک بازتابنده و رنگین‌تاب عمل می‌کند. برای نمونه در ، ضخامت لایه ۲٫۷ میکرومتر است. سلول‌های نشاسته‌ای غیرمعمول انتشاردهنده ولی بازتابنده قوی ایجاد می‌کنند و درخشندگی گل را افزایش می‌دهند. گلبرگ‌های منحنی یک ظرف سهمی‌گون تشکیل می‌دهند که گرمای خورشید را به قسمت‌های تولیدمثل در مرکز گل هدایت می‌کند و آن را تا چند درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط نگه می‌دارد.
 ، متشکل از ویژگی‌های سطح منظم شده به‌دلیل قرار گرفتن سلول‌های عضلانی منظم در برش‌های می‌باشد. رنگ‌آمیزی ساختاری برش‌های گوشت تنها پس از اینکه الگوی مرتب شده عضلانی آشکار شود و نور توسط پروتئین‌های موجود در رشته‌ها پراکندگی پیدا کند، نمایان می‌شود. رنگ‌آمیزی یا طول موج نور پراش‌یافته به زاویه مشاهده بستگی دارد و می‌تواند با پوشاندن گوشت با ورقه‌های شفاف افزایش یابد. زِبرکردن سطح یا از بین بردن مقدار آب با خشک شدن باعث می‌شود که ساختار فروپاشیده و بنابراین رنگ‌آمیزی ساختاری از بین می‌رود.
 می‌تواند در ساختارهای ریزمقیاس، مانند قطرات آب ساکن و قطرات دو فازی روغن در آب و همچنین سطوح ریزساختار بَسپار ایجاد شود. در این سازوکار رنگ‌آمیزی ساختاری، پرتوهای نوری که با مسیرهای مختلف در امتداد یک رابط حرکت می‌کنند، باعث ایجاد رنگ رنگین‌تاب می‌شوند.
 برخی از حیوانات از جمله مانند مرکب‌ماهی قادر به تغییر رنگ سریع خود برای و تماس‌گیری هستند. سازوکارها شامل برگشت‌پذیر هستند که می‌توانند بین دو پیکربندی جابجا شوند. پیکربندی پروتئین‌های رفلکتین ( ) در سلولهای کروماتوفور ( ) در پوست توسط بار الکتریکی کنترل می‌شود. هنگامی که بار وجود ندارد، پروتئین‌ها کاملاً روی هم قرار می‌گیرند و یک لایه بازتابنده و نازک تشکیل می‌دهند. وقتی بار وجود دارد، مولکول‌ها سست‌تر می‌شوند و یک لایه ضخیم‌تر ایجاد می‌کنند. از آنجا که کروماتوفورها حاوی چندین لایه رفلکتین هستند، سوئیچ فاصله لایه را تغییر می‌دهد و از این رو رنگ نوری را که منعکس می‌شود تغییر می‌دهد.
 بیشتر وقت خود را به مخفی شدن در شکاف‌ها اختصاص می‌دهند، در حالی که با سلول‌های کروماتوفور پوستی خود الگوهای استتار مؤثری را نشان می‌دهند. اگر تحریک شوند به سرعت تغییر رنگ می‌دهند و با زرد درخشان می‌شوند که هر یک از ۶۰–۵۰ حلقه در یک سوم ثانیه به آبی رنگین‌تاب درخشان چشمک می‌زنند. در هشت‌پای حلقه‌آبی بزرگتر ( )، حلقه‌ها حاوی ایریدوفورهای ( ) چند لایه هستند. اینها طوری مرتب شده‌اند که نور آبی-سبز را در جهت دید وسیع منعکس کنند. چشمک زدن سریع حلقه‌های آبی با استفاده از عضلات تحت کنترل عصبی حاصل می‌شود. در شرایط عادی هر حلقه با انقباض عضلات بالای ایریدوفور پنهان می‌شود. وقتی اینها شل می‌شوند و عضلات خارج از حلقه منقبض می‌شوند، حلقه‌های آبی درخشان در معرض دید قرار می‌گیرند.
 در سال ۱۹۰۸ برای کار در یک روش رنگ‌آمیزی ساختاری از عکس‌های رنگی، صفحه لیپمن ( )، برنده فیزیک شد. در این روش از حساس به نور به اندازه کافی خوب استفاده شده‌است تا تداخل ناشی از انعکاس امواج نور از پشت صفحه در ضخامت لایه امولسیون، در یک فرایند تک‌رنگ (سیاه و سفید) ثبت شود. تابش نور سفید از طریق صفحه به‌طور مؤثری رنگ صحنه‌های عکاسی را بازسازی می‌کند.
 در سال ۲۰۱۰، سازنده لباس دونا اسکرو (Donna Sgro) از الیاف مورفوتکس، پارچه‌ای بدون رنگ بافته شده از الیاف رنگین‌ساختاری، تقلید از ریزساختار فلس‌های پروانه مورفو را ساخت. این الیاف از ۶۱ لایه متناوب مسطح، با ضخامت ۷۰ تا ۱۰۰ نانومتر، از دو پلاستیک با شاخص‌های شکست مختلف، و ، در یک غلاف نایلون شفاف با مقطع بیضی شکل تشکیل شده‌است. مواد به گونه‌ای مرتب شده‌اند که رنگ با زاویه متفاوت نباشد. این الیاف به رنگ‌های قرمز، سبز، آبی و بنفش تولید شده‌اند.
 از رنگ‌آمیزی ساختاری می‌توان بیشتر به‌صورت صنعتی و تجاری بهره‌برداری کرد و تحقیقاتی که می‌تواند منجر به چنین کاربردهایی شود در حال انجام است. برای نمونه ایجاد پارچه‌های استتار نظامی ( ) در است که رنگ و آنها متناسب با محیط آنها متغیر است، درست مانند و سرپایان. توانایی تغییر بازتابندگی به طول موج‌های مختلف نور همچنین می‌تواند منجر به سوئیچ‌های نوری کارآمد شود که می‌توانند مانند عمل کنند، مهندسان را قادر می‌سازد تا کامپیوترهای نوری سریع و روترها را بسازند.
 سطح پر از بسته‌های متراکم میکروسکوپی است که تأثیر کاهش انعکاس و در نتیجه افزایش انتقال نور حادثه‌ای را دارد. به همین ترتیب، چشم بعضی از پروانه‌ها دارای سطح ضدانعکاسی است و دوباره از آرایه‌هایی از ستون‌های کوچکتر از طول موج نور استفاده می‌شود. از نانوساختارهای چشم‌شب‌پره می‌توان برای ایجاد شیشه با بازتاب کم برای پنجره‌ها، سلول‌های خورشیدی، دستگاه‌های نمایشگر و فناوری‌های مخفی‌کاری نظامی استفاده کرد. با ایجاد صورتک توسط لیتوگرافی با نانوذرات طلا و سپس انجام می‌توان سطوح زیست‌تقلید ضدانعکاس را با استفاده از اصل «چشم‌شب‌پره» تولید کرد.
 
		 
		 
		 
		 
		 
		 
		 
		 
		 
		 
 
 مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. « ». در ، بازبینی‌شده در ۰۸–۰۳-۲۰۲۱.
{"title": "رنگ‌آمیزی ساختاری", "link": "https://fa.wikipedia.org//w/index.php?title=%D8%B1%D9%86%DA%AF%E2%80%8C%D8%A2%D9%85%DB%8C%D8%B2%DB%8C_%D8%B3%D8%A7%D8%AE%D8%AA%D8%A7%D8%B1%DB%8C&oldid=34571364", "language": "fa"}