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由钙制成的微观镜片:定期排列的碳酸钙半球形成一系列高质量的光学镜片Kyubock Lee,Max Planck胶体与界面研究所通过研究脆性星Ophiocoma wendtii,其身体覆盖着由碳酸钙制成的微小晶状体镜片科学家们能够创造出由碳酸钙结构制成的高质量微透镜灵感来自大自然母亲:脆弱的星体Ophiocoma wendtii的身体上镶嵌着由碳酸钙制成的微小晶状透镜这样的微透镜在技术上是非常有趣的,但它们一直是生产成本极高然而,马克斯普朗克胶体与界面研究所的科学家和其他研究所的同事们从生物学中得到了提示,并提出了一种相对简单而廉价的生产碳酸钙镜片的方法,这种方法以规则的方式排列在一起许多生物建立矿物质他们的生物体非常完美,可以产生具有真正惊人特性的结构它是碳酸钙(CaCO3)和有机物质的结合,使我们在海洋中发现的贝壳,珊瑚和海胆刺激脆弱的星星Ophiocoma wendtii开发出最完美的方式使用矿物质用于生物学目的与海星相关,对于动物学家而言,明星很长一直是个谜,因为它对光明显敏感而没有任何可见的眼睛

几年前,科学家们发现了珊瑚礁的尸体

生物覆盖着由碳酸钙制成的微小晶状体,它们共同形成一种复合眼睛这样的微透镜在技术上用于各种需要光学系统和任何小于毫米尺度的测量的应用中

例如,它们被使用在电信中通过成束的玻璃纤维传导光信号但是,向上到目前为止,生产这些微型光学镜片非常棘手,需要使用半导体技术,例如马克斯普朗克胶体与界面研究所的科学家与康斯坦茨大学的同事和韩国的合作伙伴一起工作开发了一种生产这种镜片的简单方法 - 大自然启发了他们的微透镜,没有洁净室环境科学家团队发现的是 - 在室温下几分钟内 - 在已经饱和的溶液中形成微小的碳酸钙结构钙和这些结构在一到两个小时内生长成薄膜随着有机表面活性剂的加入,它们形成均匀的半球“与传统方法相比,这是一个需要洁净室环境的多步骤方法,这使得我们非常便宜且容易地生产出以规则排列方式包装在一起的微透镜“在波茨坦的马克斯普朗克胶体与界面研究所和韩国的KAIST工作的Kyubock Lee说

研究人员可以观察到通过微透镜阵列投射的微米级”A“的清晰多个图像”高质量的微透镜对我们来说是一个巨大的惊喜,“波茨坦马克斯普朗克研究所的材料科学家Wolfgang Wagermaier说道

”这是有史以来第一次在合成碳酸钙结构中展示出这种光学特性

平行光线,每个光线大小约为0001毫米;它们的直径为0.006毫米,焦距为0007至0008毫米.Brytlestar生产的镜片没有图像缺陷

许多生物将碳酸钙作为基本材料制成骨架,这表明矿物质对其生物体没有负面影响

科学家们还能够证明实验室制造的微透镜与生物物质相容;因此,它们可能被用于细胞研究等领域

这种复制的飞利浦光学镜片是生物启发材料生产展望未来研究领域的一个典型例子

 这是因为这个海洋居民的晶状体具有惊人的质量:晶体排列成使得双折射或双折射(CaCO3的典型特征)不会影响它们,这意味着不会产生双重图像

此外,它们具有正确的形状可以纠正任何球面像差,严重的图像缺陷马克斯普朗克胶体与界面研究所生物材料系负责人彼得·弗拉茨尔说:“从天然材料的方式推导出材料合成的基本原理形成通常是一个巨大的挑战有时我们也会得到令人愉快的惊喜,比如发现一种相对简单的方法来制作以自然为蓝本的光学元素“来源:马克斯普朗克研究所图片:Kyubock Lee,马克斯普朗克胶体与界面研究所

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