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哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院和Wyss仿生工程研究所【亚博全站手机网页版】

发布日期:2021-12-17 00:10

本文摘要:2013年,哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(SEAS )和Wyss仿生工程研究所的材料科学家们生长了许多种类的自组织晶体微结构。目前,工程与应用科学学院和Wyss仿生研究所的应用为数学家们更好地解读和控制这些微观结构的生产开发了理论框架。这些研究者们为了生长简单的光学微器件而把头系在这个框架上。 这项研究成果发表在《科学》杂志上。与多功能材料的生产相关联的话,与人类相比会被甩在后面很多。 海洋软体动物可以将光子结构映射在倾斜的壳内影响壳的强度。

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2013年,哈佛大学约翰保尔森工程与应用科学学院(SEAS )和Wyss仿生工程研究所的材料科学家们生长了许多种类的自组织晶体微结构。目前,工程与应用科学学院和Wyss仿生研究所的应用为数学家们更好地解读和控制这些微观结构的生产开发了理论框架。这些研究者们为了生长简单的光学微器件而把头系在这个框架上。

这项研究成果发表在《科学》杂志上。与多功能材料的生产相关联的话,与人类相比会被甩在后面很多。

海洋软体动物可以将光子结构映射在倾斜的壳内影响壳的强度。深海海绵进化成向光纤共生的生物引导光。海蛇的骨骼上铺着镜头,把光摄入体内,晚上“看”周围。

在生长过程中,这些简单的光学结构被微小调整,定义更好的曲线和中空形状,更好地引导和捕获光。研究者用于生长简单的光学微器件的新框架,在实验室生产简单的仿生机器人,包括用作波导的说唱型组合体需要很多时间和成本。

2013年突破性进展由AmySmithBerylson材料科学与化学及化学生物学荣誉教授、Wyss研究所核心成员、材料科学家JoannaAizenberg及原博士课程后研究员WimL.Noorduin指导。这项研究表明,研究者需要非常简单地操作烧杯的化学梯度,在基板上生产美丽的花状结构。这些结构由碳酸盐和玻璃构成,构成薄壁。那时,这个研究所缺乏对其中相关机制的定量解读,但这不需要我们更准确地控制这些结构。

受理论学家解释转入凝结和结晶模型的理论灵感,LolaEnglanddeValpine应用于数学、物理和有机和进化生物学荣誉教授L.Mahadevan,博士研究生C.NadirKaplan,新Mahadevan也是Wyss研究所的核心成员。在实验中,结构的形状可以通过改变构成其形状的溶液的pH值来控制。该报道的共同作者Kaplan说:“在低pH下,这些结构不会缓慢生长,得不到花瓶的一面那样的平坦形状。” “在低pH下,结构开始倾斜,得到螺旋结构。

”当Kaplan使用表示化学变化的数学参数求解与pH值相关的函数方程时,他发现Noorduin和Aizenberg开发的所有形状——都可以修复,由此可以明确提出新的结构。“我们解读了这些结构的成长和形状,就可以分析它们。我们的目标是利用这个理论得出结论,从下而上构建光学结构”,Kaplan先生说。

Kaplan和Noorduin使谐振器、波导的分束器一起成长。“当我们有这个理论框架时,我们需要实验展示完全相同的技术,”Noorduin说。“我们不仅需要生长这些微观结构,还需要证明它们引导光的能力。》Noorduin现在是荷兰材料研究组织原子分子物理学研究所(AMOLF )的小组的领导。

JoannaAizenberg说:“该方法有可能获得可扩展、廉价、准确的战略,以生产自上而下无法生产的简单三维微结构,根据磁学、电子和光学应用的市场需要展开裁剪。” 本论文的资深作者Mahadevan说:“我们的理论指出,除了成长外,碳酸盐氧化硅结构也需要沿着薄壁的边缘倾斜。” “通常,生长中的雪这样的传统晶体没有这样多馀的维度。这是指新的矿化生长机制,而且该理论与规模无关,因此有可能适应环境物理和生物系统中其他几何约束的生长现象。

“其次,这些研究者希望模拟这些结构的群体如何竞争获得化学物质,就像森林中的树木夺走阳光一样。这篇文章的年出版人还包括LingLi、RoelSadza和LauraFolkertsma。这项研究由美国国家科学基金会、哈佛大学Kayli生物纳米科学技术研究所、哈佛大学材料科学工程研究中心资助。


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