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人工“向日葵”材料最新问世!可以完美地和光

发布时间:2019-11-26 12:44编辑:材料信息浏览(146)

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    问题:

    11月6日,据英国《自然⋅纳米技术》杂志近日发表的论文,美国科学家报告了一种新问世的“向日葵”材料,可以完美地和光束方向保持一致。该材料呈圆柱体形状,具有“人工向光性”,能够随着光束而动——就像向日葵随太阳转动一样。

    植物有眼睛吗?如果没有,向日葵为什么能跟着太阳转?

    向光性在自然界非常普遍,指的是生物体为了觅食或繁衍的目的,随光源而动。譬如植物的向光性可以使植物获得更多的光照,进而提高光合作用,维持植物更好地生长。

    回答:如果这个问题的“眼睛”指的是像我们人类眼睛那样的器官,那植物自然是没有的。而如果指的是其他东西,说不定植物真的有。向日葵跟着太阳转并不是由于向日葵具有眼睛。而是向日葵在太阳的影响下具有了某些生理活动而产生的现象。

    但是向光性产生的确切机理仍在研究之中,而且,这一在植物中十分常见的特性却不容易模拟。长期以来,“人工向光性”一直难以实现,因为要在材料成分和特性之间达成适当的平衡,非常有难度。

    向日葵具有向阳性,公认的解释是由于生长素分部不同,细胞的生长速度不一样,才会有这种向阳的运动。当太阳升起时,太阳光是测光,向阳面受到了光的照射,而背阳面则没受到太多光照。这就影响了向日葵茎尖产生的生长素向下分配时的不均匀分配。向阳一侧生长素浓度低,而背阳一侧生长素浓度高。一定浓度的生长素能促使细胞伸长。由于茎生长区两侧生长素分布不同,茎的生长速度也不同步。茎背阳一侧生长速度快,茎就产生了向光性弯曲。

    此次,美国加州大学洛杉矶分校研究人员贺曦敏和同事,将一种可以有效吸收光并将光转化为热的光敏纳米材料与一种受热时会收缩的热敏聚合物结合起来,将其做成小型圆柱体形状。使用光进行照射时,圆柱体吸收光,温度升高,但是只有面向光源的一面如此。随着材料向光一面的收缩,圆柱体朝光束弯曲。一旦圆柱体顶端与光束对齐,此时处于光影中的柱体下部开始冷却、膨胀并停止运动。这些圆柱体可以持续随着光束转动,转向幅度非常广。

    近年来,科学家对向日葵幼苗向光性弯曲的研究又有了新的突破。他们发现在茎生长区的两侧除生长素浓度有差异外,脱落酸生物合成过程的中间产物——叶黄氧化素的浓度也有差异。在向光一侧茎的生长区中分析出存在有较高浓度的叶黄氧化素,叶黄氧化素能抑制细胞伸长。他们曾做过实验:当光由一侧照射30分钟后,在向日葵幼苗生长区两侧,叶黄氧化素的浓度正好与生长素的相反,向光一侧含量高,背光一侧含量低。这种差异比生长素的差异要显著得多。所以说,向日葵的向阳性运动应该是生长素与叶黄氧化素共同作用的结果。其中叶黄氧化素的作用可能更大些。

    研究人员认为,这项研究或可用于提高光捕获材料的效率,因为最新研发的这种圆柱体材料会自动弯曲,使其顶端受到最大量的光照。

    那么还有一个问题:植物是靠什么来感知类似“太阳光”这种信号呢?真的是靠眼睛吗?当然不是。植物体内有一些蛋白质承担着这种“眼睛”的功能。比如光敏色素。它们广泛的存在于植物的组织中,在分生组织和幼嫩器官中含量较高。它们时刻准备着接受外界的光照信号。

    我们在大多数植物身上都能发现向光性,但奇怪的是,光究竟是如何造成生长素分布不均匀的,一直不为人知,科学家拿出来的很多种解释也都缺乏更有说服力的证据。欠缺对这一机制的了解,导致我们很难人工去模拟向光性。而今,科学家终于获得成功,得益于纳米材料的飞速进步。该成果未来不但有潜力提高太阳能设备的效率,或还能间接帮我们破解向光性的谜题。

    回答:植物的眼睛要加一个双引号,它们用眼睛来感受阳光,感受温度和水分,其实,有很多人专门研究过,归类为植物的趋光性,也就是向阳性。

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    大部分植物了,都有一定的趋光性,有的朋友在家里养一些盆栽植物,它会长得歪歪的,枝叶都沿着阳光比较多的那一面生长。

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    有很多爬藤植物,会长一些气根,有的是牵引根,比如常见的豌豆,牵牛花,它们会长出一些缠绕根须,就是更新会长得很长。

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    它们的触须用来寻找一些支架,这样它们就能攀附向上生长,这些触须就相当于它们的眼睛。

    澳门新葡新京官方网站,回答:谢邀!眼睛有两种,一种是人类和动物们的眼睛,是用肉眼来看清和辩别世界,是功能性的,另一种是自身特有的一种感知世界的捕捉功能,我们务于它们的特殊属性,有一双看不见,且能感觉世界的一双特殊的“眼睛“。

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