俄科研團隊發(fā)現(xiàn)藍云杉的藍色調(diào)源自于其松針表層中的納米管

    來自俄科學院西伯利亞分院網(wǎng)站的報道，該分院克拉斯諾亞爾斯克科學中心的科研團隊研究確定，藍云杉和灰小麥的藍色調(diào)源自于覆蓋松針和葉片表面角質(zhì)層蠟中的納米管，長度為幾微米的納米管對透射到植物中的陽光產(chǎn)生影響，由此植物可通過提高光合作用效果生存在光照不足的條件下。相關研究成果收錄到“International Conference on Information Technology and Nanotechnology”論文集。

    植物的多個部位覆蓋有角質(zhì)蠟涂層，它可保護葉子免受過多水分和干燥、蟲害和化學物質(zhì)的侵害，當陽光照射到光合表面時首先遇到的是蠟涂層，蠟涂層會影響穿透輻射（光）的光學性能?？蒲袌F隊發(fā)現(xiàn)，納米管是植物蠟涂層的結(jié)構(gòu)元件，在研究藍云杉松針和灰小麥葉片表層對光學性能的影響后科研人員得出結(jié)論，藍色調(diào)恰恰源自于蠟涂層的納米管。

    為研究角質(zhì)蠟涂層的結(jié)構(gòu)，科研人員需要小心地將其與植物分離。一般采用有機物或溶劑進行物質(zhì)的分離，但這樣會污染研究材料，為此科研人員選用蒸餾水進行角質(zhì)蠟涂層的分離，這是因為，水是惰性純凈材料，可在毛細力的作用下深深滲入植物組織內(nèi)部并可輕易烘干去除。按照這個思路，科研人員將研究試樣置于盛水容器中放置若干小時，之后冷卻至零下，水冷凍膨脹并從葉片表面撕下角質(zhì)蠟層，脫落的蠟層漂浮在液體表面，由此實現(xiàn)角質(zhì)蠟層的無污染分離。在掃描電子顯微鏡下觀察剝離的蠟涂層發(fā)現(xiàn)，兩種植物蠟涂層均由直徑大約為150納米、長度為1-4微米的納米管構(gòu)成，松針和灰小麥葉片蠟涂層光學性能比較發(fā)現(xiàn)，兩者存在著熒光廣譜的差異，藍云杉的輝光峰值靠近紫外邊界，而灰小麥的輝光峰值則離綠色區(qū)域不遠，其結(jié)果，在紫外線照射下云杉顯現(xiàn)藍色，而小麥變成了灰色，這種區(qū)別的原因是，松針蠟涂層中的納米管是空心的，而葉片蠟涂層的納米管則是充滿的，兩者的折射率不同。

    英國科研人員在2016年研究發(fā)現(xiàn)，植物的藍色調(diào)并不是由顏料，而是可能由植物葉綠體中的某種光子晶體結(jié)構(gòu)所造成，西伯利亞科研人員在研究西伯利亞藍云杉的藍色成因時偶然發(fā)現(xiàn)了角質(zhì)蠟涂層的原因，如果采用化學方法去除蠟涂層，則云杉視覺上變成了普通綠色，隨后研究灰小麥得知，這種淺藍色植物的密實蠟涂層由納米管構(gòu)成。所進行的光譜性能研究發(fā)現(xiàn)，蠟涂層可吸收紫外全光譜，輻射可見光，即產(chǎn)生熒光現(xiàn)象，通過吸收短光譜保護細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)免受紫外線的傷害，并將其轉(zhuǎn)換成可見光提高了植物光合作用的效果。