玻璃状的硅藻壳有助于在昏暗的条件下将光转化为能量

一项新的研究揭示了硅藻的玻璃状外壳如何帮助这些微观生物在昏暗的条件下进行光合作用。更好地了解这些浮游植物如何收获光并与光相互作用可以改进太阳能电池、传感设备和光学元件。

“我们开发的计算模型和工具包可以为大规模制造、可持续的光学设备和更高效的基于硅藻壳的光收集工具铺平道路，”来自加拿大麦吉尔大学的研究小组成员圣地亚哥伯纳尔说。“这可以用于传感的仿生设备、新的电信技术或制造清洁能源的负担得起的方法。”

硅藻是在大多数水体中发现的单细胞生物。它们的壳上布满了孔洞，这些孔洞根据它们的大小、间距和配置对光线做出不同的反应。在Optical Materials Express期刊中，由麦吉尔大学的 David V. Plant 和 Mark Andrews 领导的研究人员报告了对整个硅藻壳的首次光学研究。他们分析了壳的不同部分或 frustule 对阳光的反应以及这种反应与光合作用的关系。

“根据我们的发现，我们估计 frustule 可以促进光合作用 9.83%，特别是在从高日照到低日照的过渡期间，”该论文的第一作者 Yannick D'Mello 说。“我们的模型是第一个解释整个 frustule 的光学行为的模型。因此，它有助于假设 frustule 增强硅藻的光合作用。”

结合显微镜和模拟

硅藻已经进化了数百万年，可以在任何水生环境中生存。这包括它们的外壳，外壳由许多共同作用以获取阳光的区域组成。为了研究硅藻壳的光学响应，研究人员将计算机光学模拟与几种显微技术相结合。

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