不同颜色的几丁质在化学成分上有什么区别?

比如昆虫丰富多彩的外壳

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5个答案
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没有“不同颜色的几丁质”这回事,几丁质是一种多糖,纯几丁质常温常压下为白色固体。几丁质是节肢动物外骨骼的重要成分,不代表外骨骼只有几丁质。昆虫和其他节肢动物的外骨骼不是很多人想象的一层盔甲,而是由很多结构不同的皮层形成的复杂表皮。


虾蟹或者昆虫体表的颜色可以大致分为物理色和化学色。物理色来源于体表特殊细微结构造成的光学效果,比如蝴蝶翅膀的颜色、甲虫体表的金属光泽等;只要体表的物理结构保存完好,颜色就不会消失。化学色则来自于生物色素,动物死后化学色容易褪去。

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huangxueguang材料学专业,专利审查员,IP主管,预备猫奴

2014-06-26 08:16

@深山虫吟 兄提到了物理色。刚好前两天另一个关于病毒的回答中有所提及(在这里:http://www.guokr.com/question/564299/#answer713944),这次就再说两句,毕竟这曾是我课题的切入点。

虫子们身上的物理色和化学色很容易区别。化学色主要源于色素,其颜色是单一的、与观察者的视角无关(从任意方向看都是同样的颜色),并且会随化学环境的改变而发生变化(比如螃蟹蒸熟变红啥的)。物理色则不然,其颜色是由于特殊的微观结构所致(所以我们经常称为“结构色”),色彩取决于微观结构的周期性、该结构的介电常数差异等,与是否具有色素无关。随着观察视角的不同,会呈现非常艳丽、连续变化的多种色彩(虹彩,看起来真的像彩虹一样),在蒸熟后也不会变色或褪色。另外,物理色大多具有明显的金属光泽,这也是化学色不具备的。

举几个例子:


(这两张图的出处在这里:http://www.webexhibits.org/causesofcolor/15D.html

从上面几张图,可以发现物理色的显著特点:鲜艳、金属光泽、观察方向相关。

我的课题与蝴蝶有关,再来几个:




(这几张图的出处:http://www.webexhibits.org/causesofcolor/15A.html

最后这几张图基本说出了结构色的成因:这些甲虫的鞘翅或蝴蝶翅膀鳞片具有二维/三维周期性结构。这里有两篇论文详细讨论了这些结构(都可以全文阅读):
关于甲虫的:

Gold bugs and beyond: a review of iridescence and structural colour mechanisms in beetles (Coleoptera)

地址:http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/6/Suppl_2/S165.full#
关于某种软体动物的:


Iridescence of a shell of mollusk Haliotis Glabra

地址:http://www.opticsinfobase.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-12-20-4847



至于为啥这些周期性结构能呈现结构色,简单地说是因为这些结构中介电常数出现了周期性变化,介电常数的差异和周期共同导致结构中出现了光子带隙(Photonic bandgaps),某种程度上和半导体中的(电子)带隙很像。深层次的原理就不多说了,感兴趣的话可以看看MIT大牛John D. Joannopoulos的主页(这里:http://ab-initio.mit.edu/index.html)和他的书《Photonic Crystals:Molding the Flow of Light》(这里:http://ab-initio.mit.edu/book/http://ab-initio.mit.edu/book/ 可以看pdf全文,写得很好)。

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因为很多虫子表面有光子晶体结构呗~具体请@风斩冰华 来解释……

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物理色的显著特点:鲜艳、金属光泽、观察方向相关.

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