一項(xiàng)新的研究揭示了硅藻的玻璃狀外殼如何幫助這些微觀生物在昏暗的條件下進(jìn)行光合作用。更好地了解這些浮游植物如何收獲光并與光相互作用可以改進(jìn)太陽(yáng)能電池、傳感設(shè)備和光學(xué)元件。
“我們開(kāi)發(fā)的計(jì)算模型和工具包可以為大規(guī)模制造、可持續(xù)的光學(xué)設(shè)備和更高效的基于硅藻殼的光收集工具鋪平道路，”來(lái)自加拿大麥吉爾大學(xué)的研究小組成員圣地亞哥伯納爾說(shuō)。“這可以用于傳感的仿生設(shè)備、新的電信技術(shù)或制造清潔能源的負(fù)擔(dān)得起的方法。”
硅藻是在大多數(shù)水體中發(fā)現(xiàn)的單細(xì)胞生物。它們的殼上布滿了孔洞，這些孔洞根據(jù)它們的大小、間距和配置對(duì)光線做出不同的反應(yīng)。在Optical Materials Express期刊中，由麥吉爾大學(xué)的 David V. Plant 和 Mark Andrews 領(lǐng)導(dǎo)的研究人員報(bào)告了對(duì)整個(gè)硅藻殼的首次光學(xué)研究。他們分析了殼的不同部分或 frustule 對(duì)陽(yáng)光的反應(yīng)以及這種反應(yīng)與光合作用的關(guān)系。
“根據(jù)我們的發(fā)現(xiàn)，我們估計(jì) frustule 可以促進(jìn)光合作用 9.83%，特別是在從高日照到低日照的過(guò)渡期間，”該論文的第一作者 Yannick D'Mello 說(shuō)。“我們的模型是第一個(gè)解釋整個(gè) frustule 的光學(xué)行為的模型。因此，它有助于假設(shè) frustule 增強(qiáng)硅藻的光合作用。”
結(jié)合顯微鏡和模擬
硅藻已經(jīng)進(jìn)化了數(shù)百萬(wàn)年，可以在任何水生環(huán)境中生存。這包括它們的外殼，外殼由許多共同作用以獲取陽(yáng)光的區(qū)域組成。為了研究硅藻殼的光學(xué)響應(yīng)，研究人員將計(jì)算機(jī)光學(xué)模擬與幾種顯微技術(shù)相結(jié)合。
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