受自然界启发的新材料:可生物降解的发光体和可分解污染物的微藻

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  在英国剑桥大学Silvia Vignolini博士的实验室里,科学家们正在设计可生物降解的闪光剂和天然染料,用于食品着色和化妆品,作为一个名为PlaMatSu的项目的一部分。

为了做到这一点,他们正在使用纤维素,一种赋予树木和植物以强度和硬度的天然纤维,用于制造纸张。”它是我们地球上最丰富的材料,”Vignolini博士说。”每个人都会想到它的强度,但不是所有人都知道你可以用纤维素来做颜料。”

纯洁的纤维素是雪白的。为了创造色彩,Vignolini博士在纤维素上雕刻出微小的形状,让光束反弹下来,成为鲜艳的色彩,这就是所谓的结构色。

“Vignolini博士说:”通过在纳米级的材料上进行结构化,光与之相互作用,从而产生色彩。在这些例子中,颜色会随着视角的变化而变化。

Vignolini博士的实验室利用结构性色彩制作出了完全可生物降解的颜料和闪光剂,这些颜料和闪光剂可用于化妆品等。传统的荧光粉是由聚合物微颗粒制成的,而Vignolini博士的荧光粉仅由特殊形状的纤维素制成。

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在食品工业正在努力取代合成着色剂的过程中,她还致力于从有机废弃物中提取新的结构性食品着色剂。”我们可以利用造纸过程中剩下的东西,或农业废弃物,如芒果或香蕉皮等富含纤维素,然后用它来制作着色剂,”Vignolini博士说。

PlaMatSu项目中的其他人则将目光投向了颜色之外,将从自然界中汲取的表面创意进行部署。德国弗莱堡大学和瑞士弗里堡大学的团队正在研究粗糙的植物表面如何阻止昆虫。他们可以制作可生物降解的材料,可能会被喷洒在作物或墙壁上阻止虫子进食,以威慑虫子。

对于意大利巴里大学的合成化学家Gianluca Maria Farinola教授来说,被称为硅藻的微小藻类的美丽的光调节结构蕴含着许多可能的用途。

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硅藻是单细胞藻类,每一种藻类都被硅胶包裹着。这些藻类可以是扇形或杆状、人字形、圆形或三角形。在显微镜下,你可能会看到孔隙或各种脊和隆起。这些标记可以将最佳波长的光聚焦到细胞中进行光合作用,同时散射或过滤掉有害的波长。这使得它们成为天然的光子结构,也就是说,它们能够操纵光。

平安彩票“光子晶体在激光技术中的应用非常多。”Farinola教授说,他认为硅藻可以启发研究人员创造新的光子技术,例如用于光探测、计算或机器人等领域。

Farinola教授的研究可能会看到生长出特殊的硅藻来运送药物。他的研究小组在硅藻的外壳上附着了抗氧化剂分子,然后将抗生素环丙沙星(Ciprofloxacin)潜入患者体内。在另一个例子中,活的硅藻吸收了双膦酸盐,这是一种众所周知的改善骨质疏松症患者骨骼状态的药物。

他的团队还在研究如何利用硅藻壳中的二氧化硅来清理环境中的不同污染物。法里诺拉教授表示,研究人员在死硅藻的外壳上覆盖了一种特殊的聚合物(多聚多巴胺),并粘上酶,原则上可以用来分解污染物。

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