美麗微觀之花:實驗室合成精美晶體玫瑰

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導讀 這是一朵獻給侏儒國小小人們的花——這朵看上去色彩鮮艷的玫瑰花實際上是在哈佛大學的實驗室中培養的“微觀之花”,它是使用化學物質和礦物成分搭建而成的。 在哈佛大學專事晶體生長研究的科學家維姆·諾丁(Wim Noorduin)表示:“這是我拍攝的第一張照片。”諾丁表示:對微米或納米尺度上的顆粒物的研究領域擁有廣闊的應用前景。這是遠遠小於人類頭發絲寬度的尺 ...

這是一朵獻給侏儒國小小人們的花——這朵看上去色彩鮮艷的玫瑰花實際上是在哈佛大學的實驗室中培養的“微觀之花”,它是使用化學物質和礦物成分搭建而成的。

在哈佛大學專事晶體生長研究的科學家維姆·諾丁(Wim Noorduin)表示:“這是我拍攝的第一張照片。”諾丁表示:對微米或納米尺度上的顆粒物的研究領域擁有廣闊的應用前景。這是遠遠小於人類頭發絲寬度的尺度。它們在光學和工程上有著潛在的應用前景。

這樣一來研究人員通過精心的調節便可以生成微觀尺度上的花朵,根莖,甚至花瓶。之所以選擇這些形狀,是因為這些都是最容易生成的形狀之一。諾丁表示:“你可以在結晶過程進行的過程中對其進行操控。”有關他的這項工作的詳細情況已經以一篇文章的形式發表在5月16日出版的《科學》雜志上。你所需要的原料僅僅是溶解有鋇鹽和硅酸鈉的一燒杯水溶液,一個平坦的小片放入溶液中,以便你的小花可以在它表面生長。

從化學溶液中析出晶體或實現晶體培養是相對直截了當的途徑,事實上那些糖果制作公司多少年來便一直是用這種方法制作甜美可口的糖果產品的。但是諾丁所采用的方法有所不同,多年以來他一直在嘗試進一步完善自己的這項技術。其最大的不同之處在於諾丁可以通過改變溶液的溫度,pH值,以及二氧化碳濃度,從而控制晶體生長過程中的結構形狀。

當燒杯中的鋇鹽和硅酸鈉溶液暴露於二氧化碳中時,花朵和莖葉便開始在金屬平板上漸漸生長了。通過控制溶解於溶液中的二氧化碳濃度,就可以借此調節溶液的酸堿度,此外還可以通過對溫度的控制,借助這些手段,諾丁可以控制和引導從溶液中析出結晶體的形狀,從而形成花瓶,莖葉和花朵。

層次分明通過簡單的開合裝置的蓋子,諾丁就可以達成控制二氧化碳進入量的目的,這樣便實現了對自我生長過程中礦物晶體的操控。在這張圖像中,諾丁正嘗試讓綠色的花瓶狀從珊瑚狀的紅色結構中生長出來,隨後在綠色結構的上方再進一步生長出紫色的花朵結構。

通過在燒杯內的金屬板上培養微觀花朵,諾丁可以一次培育好幾朵花,從而構建一整個微觀的美麗花園。他說:“我必須說這是我最喜愛的一點,如果你在顯微鏡下仔細觀看,看起來這花園真的挺大的。你真的會在這花朵的世界裡迷失自己。”(晨風)


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