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哈佛大學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用化學(xué)物質(zhì)和礦物成分搭建培養(yǎng)出“微觀之花”
2013-6-4 閱讀(1151)
哈佛大學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用化學(xué)物質(zhì)和礦物成分搭建培養(yǎng)出“微觀之花”
晶體，直觀的說，平時(shí)生活中常見的白糖、食鹽、味精都是晶體，也即是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體。由晶體轉(zhuǎn)化的“鮮花”肯定沒有人見過。近日，哈弗大學(xué)工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的科研人員，擁有了新的研究發(fā)現(xiàn)，他們成功的將十分靈活的碳酸鋇晶體變成我們?nèi)粘躺钪幸姷降幕ǎ疫@些花非常的柔軟。
在哈佛大學(xué)專事晶體生長研究的科學(xué)家維姆·諾?。╓im Noorduin）表示，實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的“微觀之花”，是使用化學(xué)物質(zhì)和礦物成分搭建而成的。他還指出這一發(fā)現(xiàn)，對微米或納米尺度上的顆粒物的研究領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人類頭發(fā)絲寬度的尺度，它們在光學(xué)和工程上有著潛在的應(yīng)用前景。
相關(guān)資料片顯示，用來制作工業(yè)用的晶體的技術(shù)之一，是從熔液中生長。籽晶可用來促進(jìn)單晶體的形成。在這個工序里，籽晶降落到裝有熔融物質(zhì)的容器中。籽晶周圍的熔液冷卻，它的分子就依附在籽晶上。這些新的晶體分子承接籽晶的取向，形成了一個大的單晶體。藍(lán)寶石和紅寶石的基本成分是氧化鋁，它的熔點(diǎn)高，制成一個盛裝它的熔液的容器是困難的。人工合成藍(lán)寶石和紅寶石是用維爾納葉法（焰熔法）制成，即將氧化鋁粉和少量上色用的鈦、鐵或鉻粉，通過火焰下滴到籽晶上?；鹧鎸⒎廴劢猓缓笤谧丫现匦陆Y(jié)晶。另一方面，晶體通常來說對于環(huán)境的影響或者刺激會比較明顯，比如溫度，濕度，還有ph值都是影響晶體變化的關(guān)鍵，如果有充足的液體環(huán)境，這些晶體就會自動沉淀然后形成相應(yīng)的外觀。
從化學(xué)溶液中析出晶體或?qū)崿F(xiàn)晶體培養(yǎng)是相對直截了當(dāng)?shù)耐緩?，事?shí)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(chǎn)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(jìn)一步完善自己的這項(xiàng)技術(shù)。其zui大的不同之處在于諾丁可以通過改變?nèi)芤旱臏囟?，pH值，以及二氧化碳濃度，從而控制晶體生長過程中的結(jié)構(gòu)形狀。
當(dāng)燒杯中的鋇鹽和硅酸鈉溶液暴露于二氧化碳中時(shí)，花朵和莖葉便開始在金屬平板上漸漸生長了。通過控制溶解于溶液中的二氧化碳濃度，就可以借此調(diào)節(jié)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(dǎo)從溶液中析出結(jié)晶體的形狀，從而形成花瓶，莖葉和花朵。
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