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哈佛大学实验室使用化学物质和矿物成分搭建培养出“微观之花”News

哈佛大学实验室使用化学物质和矿物成分搭建培养出“微观之花”
更新时间:2013-06-04 点击次数:1172次

哈佛大学实验室使用化学物质和矿物成分搭建培养出“微观之花”
        晶体,直观的说,平时生活中常见的白糖、食盐、味精都是晶体,也即是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。由晶体转化的“鲜花”肯定没有人见过。近日,哈弗大学工程和应用科学学院的科研人员,拥有了新的研究发现,他们成功的将十分灵活的碳酸钡晶体变成我们日程生活中见到的花,而且这些花非常的柔软。
        在哈佛大学专事晶体生长研究的科学家维姆·诺丁(Wim Noorduin)表示,实验室中培养的“微观之花”,是使用化学物质和矿物成分搭建而成的。他还指出这一发现,对微米或纳米尺度上的颗粒物的研究领域拥有广阔的应用前景。这是远远小于人类头发丝宽度的尺度,它们在光学和工程上有着潜在的应用前景。
        相关资料片显示,用来制作工业用的晶体的技术之一,是从熔液中生长。籽晶可用来促进单晶体的形成。在这个工序里,籽晶降落到装有熔融物质的容器中。籽晶周围的熔液冷却,它的分子就依附在籽晶上。这些新的晶体分子承接籽晶的取向,形成了一个大的单晶体。蓝宝石和红宝石的基本成分是氧化铝,它的熔点高,制成一个盛装它的熔液的容器是困难的。人工合成蓝宝石和红宝石是用维尔纳叶法(焰熔法)制成,即将氧化铝粉和少量上色用的钛、铁或铬粉,通过火焰下滴到籽晶上。火焰将粉熔解,然后在籽晶上重新结晶。另一方面,晶体通常来说对于环境的影响或者刺激会比较明显,比如温度,湿度,还有ph值都是影响晶体变化的关键,如果有充足的液体环境,这些晶体就会自动沉淀然后形成相应的外观。
        从化学溶液中析出晶体或实现晶体培养是相对直截了当的途径,事实上那些糖果制作公司多少年来便一直是用这种方法制作甜美可口的糖果产品的。但是诺丁所采用的方法有所不同,多年以来他一直在尝试进一步完善自己的这项技术。其zui大的不同之处在于诺丁可以通过改变溶液的温度,pH值,以及二氧化碳浓度,从而控制晶体生长过程中的结构形状。
当烧杯中的钡盐和硅酸钠溶液暴露于二氧化碳中时,花朵和茎叶便开始在金属平板上渐渐生长了。通过控制溶解于溶液中的二氧化碳浓度,就可以借此调节溶液的酸碱度,此外还可以通过对温度的控制,借助这些手段,诺丁可以控制和引导从溶液中析出结晶体的形状,从而形成花瓶,茎叶和花朵。
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