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生物材料

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光子纳米喷嘴镜片蜘蛛丝

14 Jul 2020
蜘蛛和镜头
蜘蛛感觉:在研究(左)和圆顶镜片中使用的长腿酒窖蜘蛛使用其拖拉丝。 (礼貌:程阳刘)

台湾的研究人员使用了蜘蛛丝,以营造可调谐镜头,能够聚焦激光束的形状。这项工作由Cheng-Yang Liu领导的团队完成 国阳明大学,谁通过用树脂的滴水处理新鲜提取的丝绸,在紧密控制的条件下开发了镜片。他们的方法可以对现有的生物医学成像技术提供显着改善。

蜘蛛丝以其有用的机械性能而闻名,包括高值的弹性,韧性和拉伸强度。然而,该材料还具有迷人的光学性质。例如,在最近的研究中,研究人员已经注意到它对光子学应用的潜力,例如光导,成像和感测。

在他们的研究中,刘的团队专注于使用蜘蛛丝龙头创造光子纳米疱疹(PNJS) - 形成许多蜘蛛网的基本结构的强烈辐条。通常,当在一侧照射透明微观透镜时,形成纳米凹槽,通过散射,折射和衍射的效果在阴影侧产生强烈的聚焦光点。

滴落树脂

为了创建镜头,研究人员首先从长腿的地窖蜘蛛直接卷绕拖拉线丝绸。他们仔细控制了温度,湿度和卷取速度,以确保纤维光滑均匀。然后将树脂滴在丝绸的原始表面上。由于材料的润湿性质,这导致它变形成圆顶,其形状根据它们在滴水下留有多长时间而变化。一旦达到所需的形状,将丝绸置于紫外线烘箱中以固化树脂。

要从这些镜头生产PNJ,刘的团队首先通过数值模拟探索了光学特性。这些计算揭示了焦距,聚焦锐度和峰值的峰值峰值的强度如何依赖于镜片形状。计算还表明,通过控制树脂滴落下的圆顶的时间来精细调整这些性质。通过实验,研究人员展示,当可见激光束在其镜片中烧制时,尖锐的PNJ可以聚焦远离其平坦的阴影侧面。

蜘蛛丝的机械性能提供了与当前用于组织工程中使用的合成纤维的许多优点。例如,材料是生物相容性的并且可以容易地被主体吸收。因此,刘的团队认为,使用镜片可能的PNJ可能会导致图像生物组织的安全可靠的新方法。如果实现,这可能使研究人员能够创建大面积,高分辨率图像的样本,并扫描组织到一系列不同的深度。

研究描述了 应用物理学杂志.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者