树叶如何从阳光中汲取最多的营养?

寻找清洁能源的研究人员正尝试转向自然寻找灵感,比如发展人工光合作用,新型的光伏结构,或者优化光学结构应用于抗反射层或光吸收层等等。

在近期出版的Advanced Optical Materials中,来自以色列Weizmann科学研究中心的科学家们在微观尺度表征了植物叶片的三维结构(叶片来源于常见的室内盆栽植物f.  elastic,即橡胶树)

当光通过具有一定厚度的叶片时,光合色素导致快速变化的光梯度,因此,即使在近表面也有可能达到光饱和,更深一些的地方就只有很少或者没有光。那么叶片如何尽可能高效率的转化光能呢?结合电子显微镜,光学显微镜和微型电子计算机X射线断层扫描技术(microCT),研究人员在叶片中发现一种规则分布的非定型的碳酸钙结构,这种结构也被称作钟乳体(cystoliths), 在被研究的这种植物种属的叶片中经常可以观察到。微观尺度的调制荧光表明这种钟乳体可以使入射光发生散射,以便其更均匀的分布于整个叶片。通过这种方式,表面多余的光线可以被更深层的叶片吸收,避免发成光剥夺。

A. Gal et al., Adv. Opt. Mater. 2012, DOI: 10.1002/adma.201104548

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