新的无损光学技术揭示了珍珠母的结构

导读大多数人都从钮扣,珠宝,乐器镶嵌物和其他装饰性物品中了解到珍珠母,这是一种虹彩生物矿物质,也称为珍珠质。几十年来,科学家们也对珍珠

大多数人都从钮扣,珠宝,乐器镶嵌物和其他装饰性物品中了解到珍珠母,这是一种虹彩生物矿物质,也称为珍珠质。几十年来,科学家们也对珍珠母赞叹不已,不仅因为它的美观和光学特性,而且还因为其出色的韧性而对此赞叹不已。

威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授普帕·吉尔伯特(Pupa Gilbert)说:“这是研究最多的天然生物矿物质之一。”他对珍珠母的研究已有十多年了。“它看起来可能并不多,只是一种有光泽的装饰材料。但是它的抗断裂性比文石(制造该矿物的矿物)高3000倍。它引起了材料科学家的兴趣,因为制造的材料要比总和更好。他们的部分非常吸引人。”

现在,一种新的无损光学技术将释放更多有关珍珠质的知识,并且在此过程中可能会导致对气候历史的新认识。威斯康星大学麦迪逊分校电气工程学教授吉尔伯特(Mikhail Kats),他们的学生和合作者今天在《国家科学院院刊》(Proceedings of National Academy of Sciences)中描述了这种技术,称为高光谱干扰层析成像技术。

吉尔伯特(Gilbert)已经了解了珍珠母如何形成,组织,抵抗破裂以及其分层结构如何记录其形成的温度。珍珠层的这种分层结构根据层的厚度反射光并产生不同的颜色。这引起了人们对寻找一种评估珠光层厚度而不涉及破坏其沉积的软体动物壳的兴趣。

为了帮助应对这一挑战,吉尔伯特求助于研究光学现象专家的卡兹(Kats)和研究生贾德·萨尔曼(Jad Salman)。

对于该项目,Salman准备了22个新鲜的红色鲍鱼贝壳进行光学分析。但是获取珍珠质的光谱比看起来要困难得多。

萨尔曼说:“如果要探测这种具有弯曲形貌的壳体,用传统的光谱仪很难获得良好的光谱。”

因此,该团队转向了一种新技术,即高光谱摄影,以对壳体的整个光谱进行成像。早期,他们在购买自己的高光谱相机之前,在行业合作伙伴Middleton Spectral Vision上对贝壳进行了成像。

Salman说:“这是一个成像光谱仪,图像中的每个像素都给出了完整的光谱。” “当我们在设置中使用相机时,我们可以轻松拍摄出壳大而凹凸不平的表面上可靠的光谱数据。”

除红色鲍鱼外,研究小组还对另一种珍珠母的图像进行了成像,这是来自新西兰的鲍鱼壳,也称为彩虹鲍鱼。Salman随后使用他开发的复杂建模软件使用高光谱数据逐像素确定珍珠层的厚度。

该小组正在呼吁将高光谱干扰层析成像技术结合起来,并预计它将适用于测量植物,动物,地质样品或合成材料中发现的其他透明的分层结构。

对于吉尔伯特来说,这项新技术使人们对红鲍鱼感到惊讶。它首次表明,随着软体动物年龄的增长,珍珠层的厚度会变薄。由于该厚度记录了形成海水的温度,因此研究小组认为,可以使用该技术分析软体动物壳来了解过去的气候。

凯茨说:“这个项目由几个不同的部分组成,每个部分都被很好地理解了。” “这项研究的力量在于,我们拥有了所有的实验和理论知识,不仅能够对工程化,行为良好的分层结构进行建模,而且还能对凌乱,混乱的生物结构进行建模。而且我们能够从中获得有用的信息。它是生物学家或古气候学家可以使用的方式。”

免责声明:本文由用户上传,如有侵权请联系删除!