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植物自然-这项研究或可用于提高光捕获材料的效率-清涧新闻

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向光性在自然界非常普遍,指的是生物體為了覓食或繁衍的目的,隨光源而動。譬如植物的向光性可以使植物獲得更多的光照,進而提高光合作用,維持植物更好地生長。

科技日報北京11月6日電(記者張夢然)據英國《自然·納米技術》雜誌近日發表的論文,美國科學家報告了一種新問世的「向日葵」材料,可以完美地和光束方向保持一致。該材料呈圓柱體形狀,具有「人工向光性」,能夠隨着光束而動——就像向日葵隨太陽轉動一樣。

此次,美國加州大學洛杉磯分校研究人員賀曦敏和同事,將一種可以有效吸收光並將光轉化為熱的光敏納米材料與一種受熱時會收縮的熱敏聚合物結合起來,將其做成小型圓柱體形狀。使用光進行照射時,圓柱體吸收光,溫度升高,但是只有面向光源的一面如此。隨着材料向光一面的收縮,圓柱體朝光束彎曲。一旦圓柱體頂端與光束對齊,此時處於光影中的柱體下部開始冷卻、膨脹並停止運動。這些圓柱體可以持續隨着光束轉動,轉向幅度非常廣。

研究人員認為,這項研究或可用於提高光捕獲材料的效率,因為最新研發的這種圓柱體材料會自動彎曲,使其頂端受到最大量的光照。

但是向光性產生的確切機理仍在研究之中,而且,這一在植物中十分常見的特性卻不容易模擬。長期以來,「人工向光性」一直難以實現,因為要在材料成分和特性之間達成適當的平衡,非常有難度。

「人工向光性」的概念示意圖。圖片來源:《自然·納米技術》網站

總編輯圈點我們在大多數植物身上都能發現向光性,但奇怪的是,光究竟是如何造成生長素分佈不均勻的,一直不為人知,科學家拿出來的很多種解釋也都缺乏更有說服力的證據。欠缺對這一機制的了解,導致我們很難人工去模擬向光性。而今,科學家終於獲得成功,得益於納米材料的飛速進步。該成果未來不但有潛力提高太陽能(000591,股吧)設備的效率,或還能間接幫我們破解向光性的謎題。

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