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绿带翠凤蝶中微纳结构的光学特性及其传感应用

王倩 宇磊磊 刘昌吉 靳延平 董骁翔 徐新龙

王倩, 宇磊磊, 刘昌吉, 靳延平, 董骁翔, 徐新龙. 绿带翠凤蝶中微纳结构的光学特性及其传感应用[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203006-0203006(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0203006
引用本文: 王倩, 宇磊磊, 刘昌吉, 靳延平, 董骁翔, 徐新龙. 绿带翠凤蝶中微纳结构的光学特性及其传感应用[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 203006-0203006(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0203006
Wang Qian, Yu Leilei, Liu Changji, Jin Yanping, Dong Xiaoxiang, Xu Xinlong. Optical properties and sensing applications of micro-nano structures in Papilio maackii[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 203006-0203006(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0203006
Citation: Wang Qian, Yu Leilei, Liu Changji, Jin Yanping, Dong Xiaoxiang, Xu Xinlong. Optical properties and sensing applications of micro-nano structures in Papilio maackii[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 203006-0203006(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0203006

绿带翠凤蝶中微纳结构的光学特性及其传感应用

doi: 10.3788/IRLA201948.0203006
基金项目: 

国家自然科学基金面上项目(11374240);陕西省自然科学基金重点科技创新团队项目(017KCT-01)

详细信息
    作者简介:

    王倩(1992-),女,硕士生,主要从事光子晶体中的Fano共振、结构色方面的研究。Email:wangqianphysics@163.com

  • 中图分类号: O433

Optical properties and sensing applications of micro-nano structures in Papilio maackii

  • 摘要: 通过变角度光谱系统测量了绿带翠凤蝶闪亮后翅中微纳结构的光谱,并建立了多层膜反射结构模型来解释蝴蝶翅膀的结构色产生机理。通过测量绿带翠凤蝶后翅微结构中的圆二向色性光谱,研究了其光学偏振特性。基于结构色的特点,设计并实现了利用蝴蝶翅膀对溶液折射率的传感实验,结果表明随着折射率的增大,反射光谱谱线发生红移。相关的研究结果为理解自然界中微结构材料的偏振和传感应用提供了基础。
  • [1] Nassau K. 颜色的物理与化学:颜色的15种起源[M]. 李士, 张志三, 译. 北京:科学出版社, 1991.
    [2] Srinivasarao M. Nano-optics in the biological world:Beetles, butterflies, birds, and moths[J]. Cheminform, 1999, 99(7):1935.
    [3] Neville A C, Caveney S. Scarabaeid beetle exocuticle as an optical analogue of cholesteric liquid crystals[J]. Biological Reviews, 1969, 44(44):531-562.
    [4] Caveney S. Cuticle reflectivity and optical activity in scarab beetles:the role of uric acid[J]. Proceedings of the Royal Society of London, 1971, 178(1051):205.
    [5] Ghiradella H. Light and color on the wing:structural colors in butterflies and moths[J]. Applied Optics, 1991, 30(24):3492-3500.
    [6] Wickham S, Large M C, Poladian L, et al. Exaggeration and suppression of iridescence:the evolution of two-dimensional butterfly structural colours[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2011, 3(6):99-108.
    [7] Welch L V. Photonic Crystals in Biology[M]. Osaka:Osaka University Press, 2005.
    [8] Prum R O, Quinn T, Torres R H. Anatomically diverse butterfly scales all produce structural colours by coherent scattering[J]. Journal of Experimental Biology, 2006, 209(4):748-765.
    [9] Ghiradella H, Radigan W. Development of butterfly scales. Ⅱ. Struts, lattices and surface tension[J]. Journal of Morphology, 1976, 150(2):279-297.
    [10] Bir L P, Blint Z, Krtesz K, et al. Role of photonic-crystal-type structures in the thermal regulation of a Lycaenid butterfly sister species pair[J]. Physical Review E, 2003, 67(2):021907.
    [11] Sambles J R. Shedding light on butterfly wings[C]//SPIE, 2001, 4438:85-96.
    [12] Argyros A, Manos S, Large M C, et al. Electron tomography and computer visualisation of a three-dimensional photonic crystal in a butterfly wing-scale[J]. Micron, 2002, 33(5):483-487.
    [13] Michielsen K, Stavenga D G. Gyroid cuticular structures in butterfly wing scales:biological photonic crystals[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2008, 5(18):85-94.
    [14] Parker A R, Townley H E. Biomimetics of photonic nanostructures[J]. Nature Nanotechnology, 2007, 2(6):347-53.
    [15] Kolle M, Salgard-cunha P M, Scherer M R, et al. Mimicking the colourful wing scale structure of the Papilio blumei butterfly[J]. Nature Nanotechnology, 2010, 5(7):511-515.
    [16] Caveney S. Cuticle reflectivity and optical activity in scarab beetles:the role of uric acid[J]. Proceedings of the Royal Society of London, 1971, 178(51):205-225.
    [17] Neville A C, Caveney S. Scarabaeid beetle exocuticle as an optical analogue of cholesteric liquid crystals[J]. Biological Reviews, 1969, 44(4):531-562.
    [18] Born M, Wolf E. Principles of Optics[M]. 6th ed. Cambridge:Cambridge University, 1980.
    [19] Tam H L, Cheah K W, Goh D T, et al. Iridescence and nano-structure differences in Papilio butterflies[J]. Optical Materials Express, 2013, 3(8):1087-1092.
    [20] Saba M, Thiel M, Turner M, et al. Circular dichroism in biological photonic crystals and cubic chiral nets[J]. Physical Review Letters, 2011, 106(10):404-406.
    [21] Mille C, Tyrode E C, Corkery R W. Inorganic chiral 3-D photonic crystals with bicontinuous gyroid structure replicated from butterfly wing scales[J]. Chemical Communications, 2011, 47(35):9873-9875.
    [22] Saranathan V, Leggett A. Structure, function, and self-assembly of single network gyroid (I4132) photonic crystals in butterfly wing scales[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010, 107(26):11676-11681.
    [23] Wohlgemuth M, Yufa N, Hoffman J, et al. Triply periodic bicontinuous cubic microdomain morphologies by symmetries[J]. Macromolecules, 2001, 34(17):6083-6089.
    [24] Yoshioka S, Fujita H, Kinoshita S, et al. Alignment of crystal orientations of the multi-domain photonic crystals in Parides sesostris wing scales[J]. Journal of the Royal Society Interface, 2014, 11(92):9.
    [25] Huang Y, Jin Y, Wu D, et al. Coupling Tai Chi chiral metamaterials with strong optical activity in terahertz region[J]. Plasmonics, 2015, 10(4):1005-1011.
    [26] Xu Xinlong, Huang Yuanyuan, Yao Zehan, et al. The design, electromagnetic properties and applications of chiral metamaterials[J]. Journal of Northwest University, 2016, 46(1):1-12. (in Chinese)
    [27] John W D S, Fritz W J, Lu Z J, et al. Bragg reflection from cholesteric liquid-crystals[J]. Physical Review E, 1995, 51(2):1191.
    [28] Ching S Y. Chirality in rhomborhina gigantea beetle[J]. Optical Materials Express, 2014, 4(11):2340-2345.
  • [1] 王晨锋, 王晓伟, 陆卫国.  双色低温红外光学系统设计 . 红外与激光工程, 2023, 52(12): 20230297-1-20230297-9. doi: 10.3788/IRLA20230297
    [2] 何旭宝, 肖虎, 马鹏飞, 张汉伟, 王小林, 许晓军.  基于双色镜的2.3 kW光纤激光光束合成 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200385-1-20200385-7. doi: 10.3788/IRLA20200385
    [3] 周军, 陈守谦, 甄政, 欧文, 熊健.  基于波前编码的大焦深弹载双色红外探测系统 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0404001-0404001-5. doi: 10.3788/IRLA202049.0404001
    [4] 朱旭波, 彭震宇, 曹先存, 何英杰, 姚官生, 陶飞, 张利学, 丁嘉欣, 李墨, 张亮, 王雯, 吕衍秋.  InAs/GaSb二类超晶格中/短波双色红外焦平面探测器 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1104001-1104001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.1104001
    [5] 李修, 张碧芊, 卢奇, 马敏月, 段舒洁, 许展顺.  基于光栅/胶体晶体微球结构的结构色制备研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(S2): 75-80. doi: 10.3788/IRLA201948.S217002
    [6] 黄玲玲, 魏群烁, 王涌天.  新型功能超颖表面波前调制技术的发展与应用(特邀) . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1002001-1002001(16). doi: 10.3788/IRLA201948.1002001
    [7] 谭巧, 徐启峰, 黄奕钒, 项宇锴.  一种基于径向偏振解调的线性光学电流传感器 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 222003-0222003(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0222003
    [8] 谢绍禹, 赵毅强, 王金花, 贾晓东.  双色探测激光引信抗海浪技术 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 406005-0406005(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0406005
    [9] 郑伟, 范飞, 陈猛, 白晋军, 常胜江.  基于太赫兹超材料的微流体折射率传感器 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420003-0420003(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0420003
    [10] 付轶帆, 吴剑, 何宏辉.  偏振成像系统中的面阵CMOS传感器非线性校正 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 633001-0633001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0633001
    [11] 周杰, 丁瑞军, 翟永成, 梁清华, 蒋大钊.  320×256中/长波双色IRFPAs读出电路设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2880-2885.
    [12] 李东升, 周旭昌, 王博, 木迎春.  中/长波切换工作模式的双色量子阱红外焦平面研制 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1681-1685.
    [13] 王文博, 王英瑞.  红外双波段点目标双色比分析与处理 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2347-2350.
    [14] 黄春晖, 魏源.  用TS 算法实现三波片型PSG 的偏振态快速转换 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 195-200.
    [15] 吴飞, 董杰, 田海霞, 蔡璐璐.  黑体腔高温传感器结构设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2609-2614.
    [16] 杨风暴, 蔺素珍.  基于变换域多合成规则的双色中波红外图像融合 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3663-3669.
    [17] 苏铁, 陈爽, 杨富荣, 陈力, 郑尧邦.  双色平面激光诱导荧光瞬态燃烧场测温实验 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1750-1754.
    [18] 王晟, 胡志云, 邵珺, 张振荣, 叶景峰, 李国华.  双色热敏磷光涂层测温技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1406-1410.
    [19] 白亚, 许荣杰, 宋立伟, 刘鹏, 李儒新, 徐至展.  双色场相位平缓对远场前向太赫兹的增强 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2656-2661.
    [20] 周勋, 周勇, 罗木昌, 赵文伯.  中波-长波红外双色QWIP探测器设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 1971-1978.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-05
  • 修回日期:  2018-10-03
  • 刊出日期:  2019-02-25

绿带翠凤蝶中微纳结构的光学特性及其传感应用

doi: 10.3788/IRLA201948.0203006
    作者简介:

    王倩(1992-),女,硕士生,主要从事光子晶体中的Fano共振、结构色方面的研究。Email:wangqianphysics@163.com

基金项目:

国家自然科学基金面上项目(11374240);陕西省自然科学基金重点科技创新团队项目(017KCT-01)

  • 中图分类号: O433

摘要: 通过变角度光谱系统测量了绿带翠凤蝶闪亮后翅中微纳结构的光谱,并建立了多层膜反射结构模型来解释蝴蝶翅膀的结构色产生机理。通过测量绿带翠凤蝶后翅微结构中的圆二向色性光谱,研究了其光学偏振特性。基于结构色的特点,设计并实现了利用蝴蝶翅膀对溶液折射率的传感实验,结果表明随着折射率的增大,反射光谱谱线发生红移。相关的研究结果为理解自然界中微结构材料的偏振和传感应用提供了基础。

English Abstract

参考文献 (28)

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