科学家利用x光发现了产生蝴蝶效应的原因：昆虫翅膀上的微结构如何反射光线，使其看起来像眼睛的华丽颜色。

今天在科学进展发表的结果可以帮助研究人员模仿反射涂层、光纤或其他应用的效果。

众所周知，蝴蝶、蜥蜴和蛋白石都使用被称为光子晶体的复杂结构来散射光并创造独特的彩虹色外观。然而，我们对这些自然结构如何生长以及它们在非常非常小的尺寸下是什么样子的细节知之甚少，也不知道我们是如何窃取它们的秘密来制造我们自己的技术的。

美国能源部科学办公室的用户设施高级光子源的强大X射线显微镜为加州大学圣地亚哥分校、耶鲁大学和美国能源部阿贡国家实验室的科学家提供了这一观点。

他们从鲜艳的绿色凯泽-i-Hind蝴蝶帝企鹅中取出一个小翼鳞，然后进行X射线研究，研究光谱晶体的结构。

当尺寸小到人眼看不到时，尺度看起来就像一个扁平的拼凑物，上面有一些网格或“域”，这些网格或域组织紧密，但方向略有不同。

领导这项工作的加州大学圣地亚哥分校的安德烈辛格说：“这解释了为什么天平似乎只有一种颜色。“我们还发现了微小的晶体不规则性，可以增强光散射特性，让蝴蝶翅膀看起来更亮。”

这些偶然的不规则性显示了畴的边缘彼此相遇的缺陷。

“我们认为这可能表明缺陷是由形成蝴蝶翅膀的甲壳素分子的手性引起的——左手或右手，”伊恩麦纽提说，他是合著者，也是纳米尺度中心的x光物理学家。阿贡的材料也是能源部科学用户设施办公室。

他说这些晶体缺陷以前从未见过。

缺陷听起来可能是一个问题，但它们对于确定材料的行为非常有用——例如，帮助它散射更多的绿光或以其他有用的方式聚集光能。

“知道这是否是这些东西的生物模板的有意结果，以及我们是否能设计出类似的东西，这很有趣，”他说。

作者说，这些观察，包括两种不同类型的场之间的边界，可以更清楚地解释这些结构是如何自组装的，以及我们如何模仿这种增长来为我们自己的材料提供新的特性。

麦纽提说，XN射线研究提供了一个独特的外观，因为它们是非破坏性的——其他显微镜技术通常需要将样本切割成薄层纸，并用染料染色以形成对比。

“我们能够完全画出整个三微米的厚度，”麦纽提说。