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Biophotonics of diversely coloured peacock tail feathers.
Faraday Discussions ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-05-12 , DOI: 10.1039/d0fd00033g Pascal Freyer 1 , Doekele G Stavenga
Faraday Discussions ( IF 3.3 ) Pub Date : 2020-05-12 , DOI: 10.1039/d0fd00033g Pascal Freyer 1 , Doekele G Stavenga
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Peacock feathers feature a rich gamut of colours, created by a most sophisticated structural colouration mechanism. The feather barbules contain biophotonic structures consisting of two-dimensionally-ordered lattices of cylindrical melanosomes and air channels embedded in keratin. Here, we study the reflectance characteristics of the various peacock tail feather colours by applying bifurcated-probe- and micro-spectrophotometry and imaging scatterometry. We compare the experimental results with published anatomical SEM and TEM data, using a transfer-matrix based effective-medium multilayer model that includes the number and diameter of the melanosome rodlets and air channels, the lattice spacing and the keratin cortex thickness, together with the recently determined wavelength-dependence of the refractive indices of keratin and melanin. Slight variations in the parameter values cause substantial changes in the spectral position and shape of the reflectance bands. We find that the number of layers crucially determines the number of peaks in the reflectance spectra. For a small number of melanosome layers, the reflectance band shape is particularly sensitive to the properties of the uppermost layer, which provides a simple mechanism for tuning the feather colours.
中文翻译：
不同颜色的孔雀尾羽的生物光子学。
孔雀羽毛具有丰富的色域，由最复杂的结构着色机制产生。羽毛小羽包含生物光子结构，由圆柱形黑素体的二维有序晶格和嵌入角蛋白的空气通道组成。在这里，我们通过应用分叉探针和显微分光光度法和成像散射法研究了各种孔雀尾羽颜色的反射特性。我们使用基于转移矩阵的有效介质多层模型将实验结果与已发表的解剖 SEM 和 TEM 数据进行比较，该模型包括黑素体棒状体和空气通道的数量和直径、晶格间距和角蛋白皮层厚度，以及最近确定的角蛋白和黑色素折射率的波长依赖性。参数值的轻微变化会导致反射带的光谱位置和形状发生重大变化。我们发现层数决定了反射光谱中峰值的数量。对于少数黑素体层，反射带形状对最上层的特性特别敏感，这为调整羽毛颜色提供了一个简单的机制。
更新日期：2020-05-12
中文翻译：
不同颜色的孔雀尾羽的生物光子学。
孔雀羽毛具有丰富的色域，由最复杂的结构着色机制产生。羽毛小羽包含生物光子结构，由圆柱形黑素体的二维有序晶格和嵌入角蛋白的空气通道组成。在这里，我们通过应用分叉探针和显微分光光度法和成像散射法研究了各种孔雀尾羽颜色的反射特性。我们使用基于转移矩阵的有效介质多层模型将实验结果与已发表的解剖 SEM 和 TEM 数据进行比较，该模型包括黑素体棒状体和空气通道的数量和直径、晶格间距和角蛋白皮层厚度，以及最近确定的角蛋白和黑色素折射率的波长依赖性。参数值的轻微变化会导致反射带的光谱位置和形状发生重大变化。我们发现层数决定了反射光谱中峰值的数量。对于少数黑素体层，反射带形状对最上层的特性特别敏感，这为调整羽毛颜色提供了一个简单的机制。
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