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Morpho蝴蝶结构显色特性研究 被引量:7
1
作者 刘广平 宣益民 韩玉阁 《激光生物学报》 CAS CSCD 2006年第5期511-514,共4页
M orpho蝴蝶结构显色是结构显色研究中最热门的分支之一,其显色原理主要在于物理光学作用。根据M orpho蝴蝶的表皮微结构,建立了计算模型;利用时域有限差分方法(fin ite d ifference tim e dom a in m ethodFDTD)对结构模型在自然光照... M orpho蝴蝶结构显色是结构显色研究中最热门的分支之一,其显色原理主要在于物理光学作用。根据M orpho蝴蝶的表皮微结构,建立了计算模型;利用时域有限差分方法(fin ite d ifference tim e dom a in m ethodFDTD)对结构模型在自然光照射下的结构显色特性进行计算,根据计算结果分析了M orpho蝴蝶的颜色之谜,揭示了其结构显色的原理。计算分析结果与观察结果完全吻合,说明研究方法具有可行性。 展开更多
关键词 morpho蝴蝶 结构显色 时域有限差分方法 反射
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Morpho蝴蝶蝶翅微纳结构气敏特性分析 被引量:1
2
作者 王正龙 邬文俊 史迎 《湖北工业大学学报》 2016年第2期16-19,共4页
基于Morpho蝴蝶蝶翅在气体中反射率与介质折射率关系的研究,提出一种简单、快捷的气体敏感性检测方法。在Morpho蝶翅微纳结构基础上,建立一种便于分析的平面结构模型,研究模型参数对反射率的影响。将仿真结果与测试结果对比发现:介质浓... 基于Morpho蝴蝶蝶翅在气体中反射率与介质折射率关系的研究,提出一种简单、快捷的气体敏感性检测方法。在Morpho蝶翅微纳结构基础上,建立一种便于分析的平面结构模型,研究模型参数对反射率的影响。将仿真结果与测试结果对比发现:介质浓度不同折射率不同,光学特性表现则不同,浓度越高,折射率增大,反射光谱峰值减小且向波长较大方向偏移。这一结论揭示了Morpho蝶翅气体敏感性是由于气体介质在蝶翅表面形成了液体薄膜,从而改变光学特性所导致的。 展开更多
关键词 morpho蝴蝶 气体敏感性 光学特性
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仿Morpho蝴蝶翅膀微纳结构的优化设计 被引量:1
3
作者 夏奇 任飞多 +1 位作者 高阳 史铁林 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期10-14,共5页
鉴于Morpho蝴蝶翅膀呈耀眼蓝色光泽与蝶翅表面的微纳结构有密切联系,提出了一种服务于仿生微纳制造的优化设计方法.根据生物结构的形状与尺寸,结合微纳制造中的工艺约束,建立了便于制造的仿生模型.使用严格耦合波分析对仿生模型进行光... 鉴于Morpho蝴蝶翅膀呈耀眼蓝色光泽与蝶翅表面的微纳结构有密切联系,提出了一种服务于仿生微纳制造的优化设计方法.根据生物结构的形状与尺寸,结合微纳制造中的工艺约束,建立了便于制造的仿生模型.使用严格耦合波分析对仿生模型进行光学仿真计算.在此基础上,以提高仿生结构的蓝光波段(特征波长为470nm)反射率为目标,利用遗传算法对仿生模型进行了优化设计.所得到的最优结构反射率波峰均位于470nm附近,且反射率明显高于仿生结构.为了分析最优结构的蓝光波段高反射率机理,研究了不同层数最优结构的几何特征,计算了部分结构的磁场强度分布,确定了结构中影响反射率的主要参数. 展开更多
关键词 微纳结构 morpho蝴蝶 结构色 严格耦合波分析 遗传算法 优化设计
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仿Morpho蝴蝶鳞翅微纳结构的光学特性研究 被引量:1
4
作者 廖广兰 左海波 +1 位作者 曹艳波 史铁林 《中国科学(E辑)》 CSCD 北大核心 2010年第1期14-20,共7页
Morpho蝴蝶鳞翅上的微纳结构对光产生干涉、衍射等效应,形成典型的结构色现象.本文针对仿Morpho蝴蝶鳞翅微纳结构进行二维建模,结合严格耦合波理论进行光学特性仿真分析,研究了模型结构参数、环境折射率等对光学特性的影响及反射光谱曲... Morpho蝴蝶鳞翅上的微纳结构对光产生干涉、衍射等效应,形成典型的结构色现象.本文针对仿Morpho蝴蝶鳞翅微纳结构进行二维建模,结合严格耦合波理论进行光学特性仿真分析,研究了模型结构参数、环境折射率等对光学特性的影响及反射光谱曲线的变化规律.增大二维模型纵向周期高度,反射光谱峰值反射率增加,且峰值波长向较大方向偏移;减小纵向周期数,峰值显著下降,波峰变宽,峰值波长也向较大一侧偏移;增大横向周期宽度,峰值略有下降,峰值波长也向波长较大一侧偏移,但整体变化不大;改变环境氛围,即增大环境折射率,峰值亦大幅下降,峰值波长向波长较大一侧明显偏移.上述结论揭示了Morpho蝴蝶所特有的结构色本质,对于具有环境气氛检测功能的仿生微纳结构的设计优化和制造、应用具有重要意义. 展开更多
关键词 morpho蝴蝶 微纳结构 严格耦合波理论 结构色
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Morpho蝶翅结构色的线性液体反应
5
作者 谢恒峰 邬文俊 《湖北工业大学学报》 2015年第5期24-27,共4页
通过研究Morpho蝶翅鳞片的液体敏感性,发现蝶翅鳞片表面的三维微纳精细结构是其耀眼蓝色光泽的首要原因:蝶翅鳞片浸润在不同液体介质中,会发生不同的光学反应。通过光学模型解释了不同介质成分对液体反应的影响:发生这种选择性反应的原... 通过研究Morpho蝶翅鳞片的液体敏感性,发现蝶翅鳞片表面的三维微纳精细结构是其耀眼蓝色光泽的首要原因:蝶翅鳞片浸润在不同液体介质中,会发生不同的光学反应。通过光学模型解释了不同介质成分对液体反应的影响:发生这种选择性反应的原因是液体介质在鳞片层脊间形成了多层纳米薄膜,导致通过多层薄膜而发生相长干涉的波长发生了变化。研究发现蝶翅层脊结构的结构色和其液体氛围折射率之间存在线性关系,天然结构液体氛围实验的结果、几种仿蝶翅模型仿真结果与多层薄膜干涉理论完全匹配,验证了这一线性关系。这一选择性线性液体反应可以被用来设计纳米光子传感器。 展开更多
关键词 morpho蝴蝶 结构色 线性液体反应
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基于严格耦合波理论的蝴蝶鳞翅分级结构光学特性研究 被引量:2
6
作者 杨雪峰 史铁林 +2 位作者 左海波 江轩 廖广兰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期291-297,共7页
Morpho蝴蝶的颜色效应是由蝴蝶鳞翅上特殊的分级微纳结构与光发生干涉、衍射和散射等作用引起的,是一种典型的结构色。以严格耦合波理论(RCWA)为基础,借助光学衍射结构综合设计工具,建立了仿蝴蝶鳞翅分级结构的二维模型,系统分析了底层... Morpho蝴蝶的颜色效应是由蝴蝶鳞翅上特殊的分级微纳结构与光发生干涉、衍射和散射等作用引起的,是一种典型的结构色。以严格耦合波理论(RCWA)为基础,借助光学衍射结构综合设计工具,建立了仿蝴蝶鳞翅分级结构的二维模型,系统分析了底层电介质单元横向周期占空比、纵向相邻电介质单元宽度差值、介质层纵向周期占空比以及脊柱与基底之间夹角等结构参数对Morpho蝴蝶鳞片光学特性的影响。揭示了蝴蝶鳞翅结构色的显色机理,为具有环境检测功能的仿生微纳结构和器件的设计、制造和应用提供了理论指导。 展开更多
关键词 生物光学 光学特性 严格耦合波理论 morpho蝴蝶 分级结构
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基于PCA的Morpho蝶翅分级结构变色现象研究 被引量:1
7
作者 江轩 史铁林 +3 位作者 左海波 杨雪峰 邬文俊 廖广兰 《中国科学:技术科学》 CSCD 北大核心 2012年第1期32-37,共6页
Morpho蝴蝶现显闪蓝色光泽,这与蝶翅表面分级微纳结构密切关.将甲醇、乙醇、异丙醇3种折射同体滴加鳞片表面,鳞片结构反射下降,波峰右移,蝶翅变为黄绿色;体完全挥发后,又还原为蓝色.同时,对型蝶翅微纳结构进行建模,仿真分析出体滴加过... Morpho蝴蝶现显闪蓝色光泽,这与蝶翅表面分级微纳结构密切关.将甲醇、乙醇、异丙醇3种折射同体滴加鳞片表面,鳞片结构反射下降,波峰右移,蝶翅变为黄绿色;体完全挥发后,又还原为蓝色.同时,对型蝶翅微纳结构进行建模,仿真分析出体滴加过程中反射变化规.进运用分分析方法对甲醇、乙醇、异丙醇滴加过程中反射验和仿真数据进行元提取和降维处理,在三元坐标系中反射变化曲,从而可以监测滴加体时蝶翅结构型变色过程,并且通过映射密集分区域能够直观辨出同体.上述结论为仿Morpho蝶翅微纳结构环境质检测和数据分析提供了指,对其制造和应用具有重鉴意义. 展开更多
关键词 morpho蝴蝶 分级结构 变色现象 分分析
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Investigation on color variation of Morpho butterfly wings hierarchical structure based on PCA 被引量:2
8
作者 JIANG Xuan SHI TieLin +3 位作者 ZUO HaiBo YANG XueFeng WU WenJun LIAO GuangLan 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2012年第1期16-21,共6页
Morpho butterfly wings show brilliant blue color,which has a close relationship with the hierarchical micro/nano structures on the surface of scales.When liquids such as methanol,ethanol and isopropanol with different... Morpho butterfly wings show brilliant blue color,which has a close relationship with the hierarchical micro/nano structures on the surface of scales.When liquids such as methanol,ethanol and isopropanol with different refractive indexes drop onto the scales,the reflectance of wings would decrease.The main peaks of reflectance shift to the right and the scales turn to yel-low-green.After the liquids volatilizes completely,the scales revert to the original blue color.The typical micro/nano struc-tures of Morpho butterfly wing scales are modeled,and the reflectance variation in the course of dropping liquids is simulated.Furthermore,the principal component analysis(PCA) method is employed to analyze the experimental and simulation reflec-tance data,extract principal components and reduce dimensions.As a result,the curves mapping the reflectance variation are clearly shown in the coordinate system consisting of three principal components.The typical color variation of scales during the dropping process could be monitored,and different kinds of liquids could be obviously distinguished according to the dis-tributed regions of mapping points.This study provides guidance to environmental media detecting as well as data processing,and enhances the fabrication and application of the mimic Morpho butterfly wings micro/nano structures. 展开更多
关键词 morpho butterfly hierarchical structure color variation principal components analysis
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