据国外媒体报道，来自伦敦自然历史博物馆和法国欧洲同步辐射装置(ESRF)的科学家发现，针叶树的花粉壁含有一种天然存在的“纳米泡沫”，孔径小于千分之一毫米。这种以前只能手工制造的材料有很多用途，包括开发成本更低的电动汽车电池。
(来源:伦敦自然历史博物馆)
研究人员选择分析针叶树花粉是因为它的进化历史比开花植物更长，细胞壁更厚，可以有效地与博物馆收集的化石材料进行对比。该博物馆的微型动物学研究馆员斯蒂芬·斯图金斯博士说:“科学家们以前从未描述过这种生物纳米气泡。”
为了研究这种结构，研究人员使用ESRF的ID16A光束线，通过X射线纳米层析成像和X射线荧光纳米成像，在花粉壁上进行实验。ESRF的研究人员Alexandra Pacureanu说:“这些技术发挥了独特的作用，使研究人员首次在没有染色、树脂包埋或切片的情况下，探索完整颗粒中的纳米级3D结构和自然元素组成。”
研究人员分析了花粉壁的特征，包括光滑度、柔韧性和化学成分，然后将现代花粉与化石花粉进行对比。研究数据首次揭示了一种由自然构成的纳米泡沫结构。Stukins解释说:“这种泡沫是一种适应，可以保护生物的遗传密码，帮助植物群体在过去几亿年中发生的环境和气候攻击中生存下来，例如化学和物理攻击，酸雨或紫外线辐射。”
此外，研究人员发现，花粉壁含有大量的钙，这可能会像在骨骼中一样加强细胞壁。而且古代和现代花粉的弹性范围差不多，说明这种纳米泡沫甚至可以保持其特性超过1.65亿年。
该小组使用ESRF的原子力显微镜(AFM)将花粉壁与其他天然和合成泡沫进行比较。观察表明，所有材料的力学性能一致，证实了纳米泡沫的假说。
这种纳米泡沫结构的潜在应用之一是钠离子电池。与锂离子电池类似，钠离子电池可用于电动车、笔记本电脑等各种产品，钠储量非常丰富。然而，这种电池的充电次数比锂电池少得多。花粉壁的纳米泡沫结构有助于提高钠电池的效率。博物馆的微型古生物学家贾尔斯·米勒(Giles Miller)说:“在碳阳极中使用这种泡沫结构可以保留一些钠离子，使电池更有效地运行。”
这种纳米泡沫还可以用于纳米尺度的混合材料和绝缘应用。
这项研究将有助于科学界以花粉为模板设计仿生材料。该团队将了解更多关于这种泡沫在花粉中所起的确切作用，以及为什么一些花粉含有纳米泡沫，而另一些却没有。据国外媒体报道，来自伦敦自然历史博物馆和法国欧洲同步辐射装置(ESRF)的科学家发现，针叶树的花粉壁含有一种天然存在的“纳米泡沫”，孔径小于千分之一毫米。这种以前只能手工制造的材料有很多用途，包括开发成本更低的电动汽车电池。
(来源:伦敦自然历史博物馆)
研究人员选择分析针叶树花粉是因为它的进化历史比开花植物更长，细胞壁更厚，可以有效地与博物馆收集的化石材料进行对比。该博物馆的微型动物学研究馆员斯蒂芬·斯图金斯博士说:“科学家们以前从未描述过这种生物纳米气泡。”
为了研究这种结构，研究人员使用ESRF的ID16A光束线，通过X射线纳米层析成像和X射线荧光纳米成像，在花粉壁上进行实验。ESRF的研究人员Alexandra Pacureanu说:“这些技术发挥了独特的作用，使研究人员首次能够在不染色、树脂包埋或……的情况下，探索完整颗粒中的纳米级3D结构和自然元素组成糖衣。"
研究人员分析了花粉壁的特征，包括光滑度、柔韧性和化学成分，然后将现代花粉与化石花粉进行对比。研究数据首次揭示了一种由自然构成的纳米泡沫结构。Stukins解释说:“这种泡沫是一种适应，可以保护生物的遗传密码，帮助植物群体在过去几亿年中发生的环境和气候攻击中生存下来，例如化学和物理攻击，酸雨或紫外线辐射。”
此外，研究人员发现，花粉壁含有大量的钙，这可能会像在骨骼中一样加强细胞壁。而且古代和现代花粉的弹性范围差不多，说明这种纳米泡沫甚至可以保持其特性超过1.65亿年。
该小组使用ESRF的原子力显微镜(AFM)将花粉壁与其他天然和合成泡沫进行比较。观察表明，所有材料的力学性能一致，证实了纳米泡沫的假说。
这种纳米泡沫结构的潜在应用之一是钠离子电池。与锂离子电池类似，钠离子电池可用于电动车、笔记本电脑等各种产品，钠储量非常丰富。然而，这种电池的充电次数比锂电池少得多。花粉壁的纳米泡沫结构有助于提高钠电池的效率。博物馆的微型古生物学家贾尔斯·米勒(Giles Miller)说:“在碳阳极中使用这种泡沫结构可以保留一些钠离子，使电池更有效地运行。”
这种纳米泡沫还可以用于纳米尺度的混合材料和绝缘应用。
这项研究将有助于科学界以花粉为模板设计仿生材料。该团队将了解更多关于这种泡沫在花粉中所起的确切作用，以及为什么一些花粉含有纳米泡沫，而另一些却没有。
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1900/1/1 0:00:00
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