这种“疯狂”结构让海星灵活又坚固(2)

2023-05-21 来源:飞速影视
李灵希望,技术的进步和深入的研究最终能提供一个理想的解决方案,让这一大自然的绝妙设计走进产业,造福人类。
从“海鲜”中寻宝
李灵实验室是一个擅长从“海鲜”中寻宝的团队。他们的研究目标有海胆、鱼、贝类、墨鱼、龙虾,等等。
美国南方沿海各州的水产品公司,有时会专门向实验室出售海洋生物样品。
李灵还清楚记得,这项关于海星的工作始于一次电镜观察实验。那天他带着一名博士生用扫描电子显微镜观察不同种类海洋生物生成的多孔材料,结果发现了馒头海星的奇特结构。
“海星是一种长得很规整的小动物,而馒头海星比其他海星长得更规整。”李灵说。
他立刻想到,之前的研究显示海星骨骼在原子尺度上是单晶结构的,而馒头海星的骨骼似乎在微米尺度上也呈现单晶结构。如果真的是双尺度上的单晶结构,那就是在自然界和人工制品中均未报道过的神奇结构,也是非常具有潜力和启发意义的结构。
馒头海星没有辜负李灵的期望。
“大海是一座非常丰富的宝库。但如果我们前期没有很好的积累,就无法从众多海洋生物中发现馒头海星的与众不同。”李灵说,“科研工作者需要有这种积淀和敏感度。”
除了馒头海星外,这个研究团队揭秘了能抵抗深海高压的墨鱼骨骼、为咬开贝壳而生的黑鼓鱼牙齿、具有多种功能的海绵骨骼、学术界的“明星”海胆刺……他们还发现某些贝类生物具有可成像的矿物质眼睛。
“海星等海洋动物向我们揭示了一个材料创新的世界,这对它们在掠食者横行的海底世界生存至关重要。”未参与该研究的弗吉尼亚理工大学地球科学系教授Patricia Dove说,“研究这些结构的潜在机械工程性能,对前沿新材料的设计有潜在意义。”
“这是一张很美的图片”
李灵认为,这篇论文之所以能登上《科学》封面,是因为“这是一张很美的图片”。
“它可以让你领略到大自然奇妙的对称美。首先你能看到背景中具有光滑表面的微晶格结构。它像是一种极其规整的格子。然后你可以看到在后期实验过程中生长出的碳酸钙小晶体,它们也都排列得非常整齐,有着一致的方向和高度的对称性。正是这种复杂却极具秩序的结构,让原本脆弱的材料变得更加轻盈、强劲,并且对机械损伤有了很高的耐受度。”
至于图片的蓝紫色调,则是李灵“随便调出来的”。
包括李灵在内,这篇论文的大多数作者都是中国人。杨婷、陈洪顺、贾子安、邓志飞、陈柳霓等中国研究生都作出了贡献。
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