■肥皂泡表面也有跟水面上的油彩一樣的現象。 網上圖片很久以前開始，人類就受到世界的五光十色所吸引：大自然中顏色千變萬化的景色、花卉等等，經常令我們陶醉不已。之後，我們更希望能夠複製這些顏色，用來隨心所欲地繪畫、染布、為食物加添色彩等。最初，我們從大自然的物料中製煉不同的顏料：早於公元前4,000多年，居住於南美洲的當地人類的祖先已從槐藍屬（Indigofera）植物中提取靛藍色（indigo）染料；馬雅人亦從胭脂蟲（cochineal）這種昆蟲身上製煉出胭脂色顏料，而這種顏料更在哥倫布發現美洲大陸之後傳到歐洲；在很久以前，我們的祖先就已在運用不同種類、組合的陶泥沙石去製成各種深淺的棕黃顏料。其後科技慢慢進步，人們使用的顏料也逐漸由天然提取的成分轉變為化學物質，成為現代化工廠生產的產品。不過，要調配顏色不一定要使用化學物料：我們也可以利用物理的方法去「跟光線玩遊戲」，今天就跟各位介紹一下這種結構顏色（structural colour）的現象。
光線雙重反射 凸顯部分顏色
由物理原理生成的「結構顏色」，大家可能早已見過：珍珠的表面，不時展現出迷人的幻彩；孔雀尾部羽毛的顏色，也五彩斑斕，看來跟普通的顏料不盡相同；甚或簡簡單單的水面上的一層油彩，倘若我們從適當的角度看去，也會看到迷幻的顏色。這些與別不同的顏色，背後的原理又是什麼呢？
就以水面上的油彩為例來解釋一下：假設我們在一缸水上加上一層油污。當光線射向油污表面的時候，其中的一部分會被反射回來，但卻有一些光線會進入並穿過油層。這部分的光線到了油層與水面的交界，相同的情況又會再發生一次：一部分的光線會進入水中，另外一部分卻會被反射回來。
這就是說，在這個情形下，有兩道被反射回來的光線：一道被油層表面反射，一道被油層與水面的交界反射。
這兩道反射回來的光線會相互影響，發生一種叫做「干涉（interference）」的現象：當中某些波長的光線會互相抵消，因此不會再被我們看到；另一些波長的光線卻會「互助互長」，因而某些顏色就會被凸顯出來了。正是這樣，顏色就可以用物理方法製造了。
控制空隙形成 造出不同顏色
京都大學的伊藤真陽（Masateru M. Ito）和他的團隊，就利用了類似的原理在聚合物料（polymer）上製造顏色。
一般來說，聚合物料在受到拉扯、壓力的時候，會形成微小的空隙及一些絲狀的結構連接這些空隙。這些空隙及絲狀結構同樣也會影響光波，因而會加強某些顏色的光線。
不過，在平常的情形下，許許多多的空隙大小、方向各異，各自會強化不同顏色的光線；所以總體來說，這些物質看來會是白色。近日伊藤發表的研究就表示，他的團隊找到了方法控制這些空隙及絲狀結構的形成，因而能夠以較低的成本、較短的時間在這些聚合物料上造成不同的顏色。當然，伊藤指出這個技術還有許多可以探索的地方，那就讓我們一起拭目以待他們進一步的成績。■張文彥博士 香港大學理學院講師
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
