構造色

構造色 （こうぞうしょく、英語 : structural color ）は、光の波長あるいはそれ以下の微細構造による、分光に由?する?色現象を指す。身近な構造色にはコンパクトディスクやシャボン玉などが?げられる。コンパクトディスクやシャボンには、それ自身には色がついていないが、その微細な構造によって光が干? するため、色づいて見える。構造色の特?として、見る角度に?じて、??な色彩が見られることが?げられる。色素や顔料と云った"色料"による?色と異なり、紫外線などにより?色することがなく、 ?維や自動車の塗? など工業的?用?究が進んでいる。

コンパクトディスク
シャボン玉
霜取りコ?ティングが施された航空機の窓
油を含む水

構造色の仕組み [ 編集 ]

薄膜による干? [ 編集 ]

「薄膜干? 」も?照

光の波長程度の薄い膜（薄膜）では、膜の上面で反射する光と下面で反射する光が干?するため、膜の厚さに??した波長光が色づいて見える。シャボン玉や油膜に色が付いて見えるのは、このような 薄膜干? （はくまくかんしょう）に起因している。シャボンや油膜の厚さに?じて、??に色づいて見える。この時に表面に現れる、分光されて生じた虹色の輪?のものをニュ?トン環(リング) と呼ぶ。これを利用して、目的の形?を持つ透明母材同士の隙間に何らかの液?を間に?むことで、構造?に掛かる各種?力の影響を偏光板なしに視?化することが??的?人工的に行われている。なお、ニュ?トン環は、透明母材の曲げ等で?部に生じた歪みや微細?裂等でも生ずることがあるために、これらに?しては後述される他の該?項目も?照のこと。

多層膜による干? [ 編集 ]

薄い膜を何層も重ねたような構造による光の干?である。膜厚の組み合わせ、各層の枚?の組み合わせによって干?の仕方が?化し、??な色彩が現れる。

アワビ等の貝? の?側は、?珠母と呼ばれる炭酸カルシウムの薄膜が層構造を形成しており、1つ1つの層から反射される光が干?することで、??な色合いが見られる。

タマムシ、カナブンといった甲?類に見られる金?光? に富んだ色彩は、キチン質の層構造によるものである。オオゴマダラといったチョウの ? も同?に金?光?のある構造色が見られる。

サンマやイワシといった魚類の?色が銀色なのは、?表にある虹色色素胞中でグアニンの板?結晶（反射小板）と細胞質の積層構造による干?の?果である。可視光線がほぼ完全に反射されることで、?色が銀色に見える。ルリスズメダイやネオンテトラでは、反射小板と細胞質の膜厚比が大きく異なるため、特定の波長領域の光のみが反射され、鮮やかな色彩がみられる。

微細な溝?突起などによる干? [ 編集 ]

コンパクトディスク(CD) や DVD 等の"光?記憶媒?"ではアルミ薄膜表面に刻まれた凹凸によってデジタル情報を記?している。この凹凸が回折格子の?に光を干?するため、記?面側は虹色に見える。同?に、蒼鉛(ビスマス) 等の金?結晶等でも、この?な?色を呈する、表面構造が微細な凹凸を持つことから?る、"?の色彩"で彩る原因となる物質がある。これらの結晶?の表面では、成長中の微細結晶が平面に?ばずに、規則的あるいは不規則に?ぶことにより、前述の光?記憶媒?の記憶面と類似の構造を、天然自然に成す。

ビスマスの結晶
鮮やかな?色を呈するモルフォチョウの翅

『生きた?石』とも呼ばれるモルフォチョウの翅（はね）は、鮮やかな?色をしているが、これは鱗粉表面に刻まれた格子?の構造による構造色である ^[1]^[2]。この構造は?色の光の波長のちょうど半分にあたる200 nm 間隔に?んでおり、干?により?色の光のみが反射される。 2003年、松井?二（兵庫?立大?高度産業科?技術?究所?授）らは集束イオンビ?ム?置を用いて、この構造をシリコン基板上に作り出すことで、モルフォチョウの?色を再現することに成功している。

クジャクやカワセミといった鳥類では、羽毛にある微細な構造によって、鮮やかな色彩が現れる。

透明なプラスチック等に、ある程度以上の負荷を掛け、そこに光を通した場合は、構造??部に微細な歪みや?裂を生ずるために、同じく分光を生じ、虹色の線?の?色をもたらす場合がある。母材にこの?な?態が生じた場合は、その部分に、構造上の脆弱性が生じていて、そのままではその部分が破?されてしまうので、掛かる負荷を取り除くか、低減する必要があることが判る。これを利用して、??室等では、構造解析等で、負荷の可視化に用いたりすることがある。

微粒子などによる散? [ 編集 ]

?石のオパ?ルは、規則的に?んだケイ酸? の微粒子によって光が干?し、見る角度によって??な色彩がみられる。

牛乳が白いのは、脂肪のコロイドが光を散?するためである。?い空、夕?けなどの色は、太陽光が大? 中の窒素分子や酸素分子によって散?されるためである。このような、光の波長より小さな粒子による散?現象はレイリ?散? と呼ばれる。光の波長と同程度の粒子（散??）による光の散?はミ?散? と呼ばれる。雲が白く見えるのはミ?散?によるものである。

?度?化によって分子のねじれが?化する液晶や高分子のマイクロカプセルによる示?材が開?されている。加熱することにより、色相が?化する。マグカップやフィギュア等に使用されている。

産業への?用 [ 編集 ]

塗料日本ペイントマジョ?ラ
クロマフレア顔料を五層構造にし、光は表面層で約50%、?りの約50%が中央層のオペイク?リフレクタ??メタル(Opaque Reflector Metal)で反射するように作られている。
?維素材帝人モルフォテックス
1995年、日産自動車、帝人ファイバ? 、田中貴金?工業の3社によって、構造色を有する?維「モルフォテックス」が開?された。「モルフォテックス」では、屈折率の違なるポリエステルとナイロンからなる?10nmオ?ダ?の多層構造によって光が干?し、見る角度によって赤??????と??な色彩が見られる。
金?素材新日鐵住金 TranTixxii (トランティクシ?) チタン
高機能金?であるチタンは、酸素との相性の良さから特有の?固な酸化被膜を有し、貴金?（プラチナ）?みの海水耐蝕性を有する。この酸化被膜は無色透明であり構造色を有するが、ナノオ?ダ?での被膜膜厚の制御??化抑制が困難で色が?化してしまうことから、工業的な意匠利用は不可能であった。2001年に新日鐵住金が被膜膜厚の制御??化抑制を確立し積極的に多彩な色彩を打ち出した（厚みに?じて赤系??系??系??系と??な色彩が見られる）。(2017年一連の技術群をブランド化: TranTixxii ブランド)

脚注 [ 編集 ]

[ 脚注の使い方 ]

?連項目 [ 編集 ]

外部リンク [ 編集 ]

[1] モルフォチョウ構造色の基本原理：規則性と不規則性の共存

[2] ?く見えるのに?色じゃない！「モルフォ蝶」の?色原理を?用したレクサスの特別なボディカラ?

[1]

[2]