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哈佛大學實驗室使用化學物質和礦物成分搭建培養出“微觀之花”
2013-6-4 閱讀(1145)
哈佛大學實驗室使用化學物質和礦物成分搭建培養出“微觀之花”
晶體，直觀的說，平時生活中常見的白糖、食鹽、味精都是晶體，也即是內部質點在三維空間呈周期性重復排列的固體。由晶體轉化的“鮮花”肯定沒有人見過。近日，哈弗大學工程和應用科學學院的科研人員，擁有了新的研究發現，他們成功的將十分靈活的碳酸鋇晶體變成我們日程生活中見到的花，而且這些花非常的柔軟。
在哈佛大學專事晶體生長研究的科學家維姆·諾丁（Wim Noorduin）表示，實驗室中培養的“微觀之花”，是使用化學物質和礦物成分搭建而成的。他還指出這一發現，對微米或納米尺度上的顆粒物的研究領域擁有廣闊的應用前景。這是遠遠小于人類頭發絲寬度的尺度，它們在光學和工程上有著潛在的應用前景。
相關資料片顯示，用來制作工業用的晶體的技術之一，是從熔液中生長。籽晶可用來促進單晶體的形成。在這個工序里，籽晶降落到裝有熔融物質的容器中。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。藍寶石和紅寶石的基本成分是氧化鋁，它的熔點高，制成一個盛裝它的熔液的容器是困難的。人工合成藍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。火焰將粉熔解，然后在籽晶上重新結晶。另一方面，晶體通常來說對于環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鍵，如果有充足的液體環境，這些晶體就會自動沉淀然后形成相應的外觀。
從化學溶液中析出晶體或實現晶體培養是相對直截了當的途徑，事實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一步完善自己的這項技術。其zui大的不同之處在于諾丁可以通過改變溶液的溫度，pH值，以及二氧化碳濃度，從而控制晶體生長過程中的結構形狀。
當燒杯中的鋇鹽和硅酸鈉溶液暴露于二氧化碳中時，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，就可以借此調節溶液的酸堿度，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從溶液中析出結晶體的形狀，從而形成花瓶，莖葉和花朵。
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