Thesis (M.Phil.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2009. / Includes bibliographical references (p. 52).

Sunset Iridescence is a one of a kind sculptural bookwork which reflects the essence of the wings of the Madagascar Sunset Moth. My work is very much about the physical qualities of the materials I use. The papers, inks and gilding supplies used to recreate the colors and iridescence of the moth are described. A comparison of color created by pigment and color created by the refraction of light rays is discussed. Parallels are drawn between the structure of the codex and the behavioral patterns of the moths. The local name for the Madagascar Sunset Moth is Lolonandriana - lolo for `spirit or soul,' andriana for `noble.' I was inspired by this concept of the soul to publish a letterpress printed chapbook. Unlike Flying in an Airplane is a short memoir of one of my experiences as a flight nurse. It recalls the first moments of lifting off in a helicopter as I prepared to stabilize and transport a critically ill child.

Lors de la prospection de bactéries d’intérêt dans le milieu marin, nous avons isolé des colonies aux couleurs brillantes sous illumination directe, ressemblant à l’iridescence de certains papillons. L’iridescence est une couleur physique induite par des structures nanoscopiques périodiques. Ce phénomène est peu détaillé chez les procaryotes. Dans cette thèse nous avons souhaité caractériser le phénomène par des analyses physico-optiques,microbiologiques et écologiques. La souche fut identifiée comme appartenant à l’espèce Cellulophaga lytica.Les premières étapes ont permis d’illustrer le phénomène et de prouver une coloration structurale des colonies par microspectrophotométrie. Une comparaison de diverses souches a démontré l’iridescence singulière de C. lytica,dénommée iridescence « glitter-like ». Nous avons ainsi proposé la première classification des iridescences bactériennes. Certaines souches du même phylum Bacteroidetes exprimaient le phénomène. Un lien entre cette iridescence et la motilité « gliding » fut mis en évidence. De façon intéressante, l’iridescence était conservée en conditions mimant le biotope C. lytica. De plus, diverses souches marines iridescentes ont pu être ré-isolées. Elles étaient particulièrement abondantes sur les macro algues (rouges, brunes), mollusques, cnidaires et dans l’eau de mer. Nous supposons alors que ce phénomène pourrait avoir des rôles bio-écologiques. Grâce à la microscopie électronique à transmission et une modélisation, nous avons pour la première fois élucidé des structures reponsables d’une iridescence bactérienne : une organisation populationnelle de cellules alignées équidistantes.Les bases fondamentales et méthodologiques de l’iridescence bactérienne sont données dans cette thèse. Les applications correspondraient aux domaines des nanotechnologies et de la biomimétique. / During collections in the marine environment, colony with bright coloration under direct illumination was isolated. Colors were similar to butterly iridescence. Iridescence is a property of structural color where periodic nanoscopic structures are responsible of intense coloration. Bacterial iridescence is poorly described in the literature. In this work, we aimed to characterize the phenomenon by physico-optical, microbiological and ecological analysis. The marine bacterium was identified as Cellulophaga lytica.In the first experiment we illustrated and proved the physical color by micro spectrophotometry. Comparison with diverse bacteria permitted to demonstrate the uniqueness of C. lytica iridescence, named “glitter-like”. We proposed the first classification of iridescences within the prokaryotes. Others Bacteroidetes strains showed “glitterlike”iridescence effects. A link between iridescence and gliding motility was additionally identified. A biotic factors demonstrated conservation of the phenomenon under conditions that mimic C. lytica stressing biotope. Moreover,other iridescent marine strains were isolated. They were particularly associated to macroalgae (red, brown),mollusks, cnidarians and seawater. Biological and ecological functions of iridescence are then supposed. By using transmission electron microscopy and modeling, structures responsible for iridescence in the colony were first identified: alligned and equidistant cells at a population level.Bacterial iridescence’s fundamental and technical skills are described in this thesis. Applications could lead to biomimetic and nanotechnology of iridescent structures.

En élaborant la théorie de la sélection sexuelle, Darwin a levé le voile sur les causes de l’évolution de traits extravagants plus souvent observés chez les mâles, comme la coloration du plumage chez les oiseaux. Un des mécanismes proposés pour expliquer l’évolution des couleurs vives chez les mâles est la fonction de signal de condition. Les mâles pourraient donc être préférés par les femelles puisque celles-ci obtiendraient des bénéfices directs, comme un meilleur territoire, ou des bénéfices indirects, tels que de bons gènes pour leurs oisillons. La sélection sexuelle de l’iridescence, un mode de coloration répandu chez les oiseaux, est encore peu documentée à ce jour. L’iridescence est un mécanisme de coloration directionnel, c’est-à-dire qu’il occasionne un changement de brillance avec un mouvement de l’animal. Cette propriété unique à l’iridescence amène une difficulté de quantification qui a longtemps limité son étude. Le but de mon projet était donc, dans un premier temps, de fabriquer un appareil de mesure répétable de l’iridescence déjà publié dans la littérature afin de le tester chez l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor). Dans un deuxième temps, j’ai vérifié si l’iridescence des mâles Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) influençait leur succès reproducteur. Grâce à l’appareil de mesure, j’ai pu montrer qu’il y avait des différences individuelles dans la directionnalité de l’iridescence. De plus, j’ai pu établir que ces différences étaient reliées au nombre de jeunes dans le couple du mâle. Cette variable, pour la première fois associée au succès reproducteur, pourrait jouer un rôle dans le signalement de la capacité à donner des soins parentaux. De plus, les mâles brillants avaient un avantage pour les paternités hors couple, mais seulement dans les sites à faible densité de reproducteurs. Une forte densité de reproducteurs pourrait limiter le choix de la femelle, possiblement en raison de l’agressivité des mâles ou du coût énergétique cumulatif de refuser des copulations hors couple. Globalement, j’ai non seulement montré que l’iridescence est un signal à composantes multiples pouvant jouer un rôle dans les deux constituantes du succès reproducteur, mais aussi que les conditions de compétition représentées par la densité de reproducteurs sont importantes à considérer pour avoir un portrait plus précis des patrons de sélection. Mon projet de recherche amène ainsi une meilleure compréhension de la sélection sexuelle en milieu naturel.

Only in recent times has the true potential of cellulose as a high-end functional and sustainable material been realised. As the world’s most abundant resource cellulose has been utilised by man throughout history for timber, paper and yarns. It is found in every plant as a hierarchical material and can be extracted and converted into fibres which are of great use, especially in the form of nanofibrous materials. This thesis has focused on the utilisation and ability of cellulose nanocrystals (CNCs) to generate structural colour in fabricated thin films. This has been achieved in two ways: Firstly, the natural morphology of CNCs and their ability to form a suspension have been applied to a layer-by-layer (LbL) regime to produce tunable Bragg reflecting thin films. Secondly, a novel technique combining profilometry and spectroscopy has been developed to estimate the distribution of CNCs within EISA thin films and correlate this with the optical properties of the film. This thesis reports the successful fabrication of synthetic CNC LbL Bragg reflecting thin films. The film was compiled using an additive layer-by-layer technique which allowed the construction of a multi-layered thin film and control over individual layer thicknesses and refractive index. Also reported is the discovered reflection of both left and right handed circularly polarised light (CPL) from CNC EISA thin films. These reflections were found to correlate with CNC distribution within the thin films. The distribution of CNCs was estimated using a novel technique which combined spectroscopically measured film absorbance as a function of the volume of the film area under investigation. The specific volumes were calculated using profilometry measurements and the beam spot size used in the spectroscopy measurements.

Les ailes iridescentes du papillon Morpho rhetenor sont couvertes d'écailles profondément striées comme des réseaux de diffraction. Chaque strie est un empilement de couches minces d'air et de chitine. La recherche d'inspiration pour de nouveaux composants motive l'étude des propriétés optiques de cette structure photonique. Sa géométrie est caractérisée à différentes échelles. Les spectres de réflexion confirment les interférences. La diffraction par les stries explique la répartition spatiale de l'intensité réfléchie. Nous avons exploré les propriétés optiques des écailles en microspectrophotométrie et en micropolarimétrie. Nous simulons le champ électromagnétique dans la structure avec la méthode Rigorous Coupled-Wave Analysis. L'introduction de désordre dans la structure photonique et entre écailles permet de mieux comprendre les résultats des mesures. Des simulations avec la méthode des éléments finis et la première approximation de Born montrent l'intérêt de ces outils.

Lors de la prospection de bactéries d'intérêt dans le milieu marin, nous avons isolé des colonies aux couleurs brillantes sous illumination directe, ressemblant à l'iridescence de certains papillons. L'iridescence est une couleur physique induite par des structures nanoscopiques périodiques. Ce phénomène est peu détaillé chez les procaryotes. Dans cette thèse nous avons souhaité caractériser le phénomène par des analyses physico-optiques,microbiologiques et écologiques. La souche fut identifiée comme appartenant à l'espèce Cellulophaga lytica.Les premières étapes ont permis d'illustrer le phénomène et de prouver une coloration structurale des colonies par microspectrophotométrie. Une comparaison de diverses souches a démontré l'iridescence singulière de C. lytica,dénommée iridescence " glitter-like ". Nous avons ainsi proposé la première classification des iridescences bactériennes. Certaines souches du même phylum Bacteroidetes exprimaient le phénomène. Un lien entre cette iridescence et la motilité " gliding " fut mis en évidence. De façon intéressante, l'iridescence était conservée en conditions mimant le biotope C. lytica. De plus, diverses souches marines iridescentes ont pu être ré-isolées. Elles étaient particulièrement abondantes sur les macro algues (rouges, brunes), mollusques, cnidaires et dans l'eau de mer. Nous supposons alors que ce phénomène pourrait avoir des rôles bio-écologiques. Grâce à la microscopie électronique à transmission et une modélisation, nous avons pour la première fois élucidé des structures reponsables d'une iridescence bactérienne : une organisation populationnelle de cellules alignées équidistantes.Les bases fondamentales et méthodologiques de l'iridescence bactérienne sont données dans cette thèse. Les applications correspondraient aux domaines des nanotechnologies et de la biomimétique.

Lors de la prospection de bactéries d'intérêt dans le milieu marin, nous avons isolé des colonies aux couleurs brillantes sous illumination directe, ressemblant à l'iridescence de certains papillons. L'iridescence est une couleur physique induite par des structures nanoscopiques périodiques. Ce phénomène est peu détaillé chez les procaryotes. Dans cette thèse nous avons souhaité caractériser le phénomène par des analyses physico-optiques,microbiologiques et écologiques. La souche fut identifiée comme appartenant à l'espèce Cellulophaga lytica.Les premières étapes ont permis d'illustrer le phénomène et de prouver une coloration structurale des colonies par microspectrophotométrie. Une comparaison de diverses souches a démontré l'iridescence singulière de C. lytica,dénommée iridescence " glitter-like ". Nous avons ainsi proposé la première classification des iridescences bactériennes. Certaines souches du même phylum Bacteroidetes exprimaient le phénomène. Un lien entre cette iridescence et la motilité " gliding " fut mis en évidence. De façon intéressante, l'iridescence était conservée en conditions mimant le biotope C. lytica. De plus, diverses souches marines iridescentes ont pu être ré-isolées. Elles étaient particulièrement abondantes sur les macro algues (rouges, brunes), mollusques, cnidaires et dans l'eau de mer. Nous supposons alors que ce phénomène pourrait avoir des rôles bio-écologiques. Grâce à la microscopie électronique à transmission et une modélisation, nous avons pour la première fois élucidé des structures reponsables d'une iridescence bactérienne : une organisation populationnelle de cellules alignées équidistantes.Les bases fondamentales et méthodologiques de l'iridescence bactérienne sont données dans cette thèse. Les applications correspondraient aux domaines des nanotechnologies et de la biomimétique.

No description available.

Iridescence is the property that makes colors vary by angle of observation. Technology has made it possible to print with ink that has this anisotropic property. The ink that is used contains microparticles and therefore only specific printing methods can be used, for example screen printing. This comes with new demands on halftones, due to its procedure; dots cannot be too small, and keeping structures should be prioritized. To minimize costs and time, prints should be simulated before sending an order. In this thesis, different methods to halftone for screen printing with iridescent ink are developed. Three existing methods are compared to methods that are developed for this specific cause. The result is presented as a 2D-mask and as an interactive 3D-simulation, using data measured from real ink. Also, properties of iridescence are analyzed to separate it from diffuse colors. An OpenGL simulation tool was developed for simulating halftones on 3D-models. The ink reflectance spectra are represented by polynomials that take as input the wavelength and observation angle. Given an observation angle, a spectrum can be found, which can be converted to RGB and set as the output color in the fragment shader. The program uses an RGB-mask which is the combined masks of the halftone. This is loaded as a texture which indicates what polynomial to use. There is no perfect method that works for all types of images. Images that contain colors similar to the inks benefit from morphological halftoning (enhanced structures) for iridescent areas, or foreground, and hatching (an angle dependant grid pattern) for diffuse areas, or background. Other images, that contain mixed colors as cyan, yellow or magenta, benefit froma hue separation error diffusion, where masks are created by thresholding the hue where the mixed colors are error diffused.The actual prints confirmed the hypothesis that tone reproduction can be of lower priority while structure and depth preservance should be highly prioritized. Iridescent colors can be separated from diffuse colors by thresholding the saturation combined with value, or the lightness of the Lab-representation