在珊瑚礁、海貝殼以及其他天然生成的復雜礦物結構給予的啟發(fā)下,這位來自哈佛大學工程與應用科學學院的博士后Wim L. Noorduin和他的大學同事他們發(fā)現(xiàn),可以創(chuàng)造出宛若雕飾過的精致微觀結構。他們將把氯化鋇和硅酸鈉(俗稱水玻璃)溶解在一個盛水燒杯中,而空氣中的二氧化碳也會隨之溶解在燒杯內(nèi),產(chǎn)生的化學反應會形成碳酸鋇晶體。Noorduin發(fā)現(xiàn),由于晶體可以自我組合,所以能夠借助改變溫度、參與反應的二氧化碳含量和水中的酸性來控制晶體的形狀、尺寸和組合方向。比如,增加二氧化碳水平可以創(chuàng)造寬闊而平坦的葉子形狀。變化的酸度水平能夠在花瓣上產(chǎn)生褶皺的波形。晶體的沉積依賴于擴散溶解在液體中的化合物反應,晶體的生長會朝向或背離某特定的化學梯度,因為反應的pH值會隨之改變。化合物反應的環(huán)境決定了晶體的結構是像向外伸出的寬葉、纖細的莖還是花瓣。
Noorduin領導的研究小組已經(jīng)成功在載玻片和金屬板上創(chuàng)造出各種各樣、豐富多彩的“花園”,甚至是在背面印有林肯紀念堂的一分硬幣上也能“種植”簇簇鮮花。而我們看到的這些圖片則是掃描電鏡拍攝后的景象,但實際上看到的情景則是最后一張黑白圖片所呈現(xiàn)出來的模樣,這些鮮艷的色彩是采用數(shù)碼技術后期添加的。
該技術的研發(fā)成功具有重大的意義,不僅為硅結構自然形成的方式積累了寶貴經(jīng)驗,還可以應用于納米技術領域。
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