完美随光而动 人工“向日葵”材料问世

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  完美随光而动
  人工“向日葵”材料问世

“人工向光性”的概念示意图。

  图片来源:《自然·纳米技术》网站

  科技日报北京11月6日电 (记者张梦然)据英国《自然·纳米技术》杂志近日发表的论文,美国科学家报告了一种新问世的“向日葵”材料,可以完美地和光束方向保持一致。该材料呈圆柱体形状,具有“人工向光性”,能够随着光束而动——就像向日葵随太阳转动一样。

  向光性在自然界非常普遍,指的是生物体为了觅食或繁衍的目的,随光源而动。譬如植物的向光性可以使植物获得更多的光照,进而提高光合作用,维持植物更好地生长。

  但是向光性产生的确切机理仍在研究之中,而且,这一在植物中十分常见的特性却不容易模拟。长期以来,“人工向光性”一直难以实现,因为要在材料成分和特性之间达成适当的平衡,非常有难度。

  此次,美国加州大学洛杉矶分校研究人员贺曦敏和同事,将一种可以有效吸收光并将光转化为热的光敏纳米材料与一种受热时会收缩的热敏聚合物结合起来,将其做成小型圆柱体形状。使用光进行照射时,圆柱体吸收光,温度升高,但是只有面向光源的一面如此。随着材料向光一面的收缩,圆柱体朝光束弯曲。一旦圆柱体顶端与光束对齐,此时处于光影中的柱体下部开始冷却、膨胀并停止运动。这些圆柱体可以持续随着光束转动,转向幅度非常广。

  研究人员认为,这项研究或可用于提高光捕获材料的效率,因为最新研发的这种圆柱体材料会自动弯曲,使其顶端受到最大量的光照。

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  我们在大多数植物身上都能发现向光性,但奇怪的是,光究竟是如何造成生长素分布不均匀的,一直不为人知,科学家拿出来的很多种解释也都缺乏更有说服力的证据。欠缺对这一机制的了解,导致我们很难人工去模拟向光性。而今,科学家终于获得成功,得益于纳米材料的飞速进步。该成果未来不但有潜力提高太阳能设备的效率,或还能间接帮我们破解向光性的谜题。

【编辑:王禹】

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