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偏光显微镜和荧光显微镜下的晶体世界

         出品:科普中国

制作:中国科学院化学研究所团委、青年志愿者协会、研究生会 赵 岩 张春焕 邹素芬 丁美春 李金彪

监制:中国科学院计算机网络信息中心

 

说到晶体,大家是不是会想到闪闪发光的宝石?

狭义来讲,宝石是色彩瑰丽、晶莹剔透、坚硬耐久、数量稀少,并可琢磨成宝石首饰的单晶体或双晶,包括天然的和人工合成的,如钻石、蓝宝石等。

那么晶体是什么?晶体又有着怎样的微观结构呢?

晶体最基本的特征是周期规律性,即组成晶体的原子、离子或分子在空间中按一定的规律周期重复地排列。生长良好的晶体,外观上往往呈现某种对称性。如果整个晶体中的质点在空间的排列长程有序,则是单晶。多晶是众多取向的单晶的集合。

 

科研工作者为了更好地观察晶体的微观结构,依照晶体的理化性质设计制造了各种各样的显微镜,如:

(1)荧光显微镜,它以紫外线为光源照射被检物体,使之发出荧光,最后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置;

(2)倒置荧光显微镜,它由荧光附件与倒置显微镜有机结合构成;

(3)偏光显微镜,它能够清楚分辨双折射物质(如球晶)……

 

显微镜下的晶体

 

 

1.丰收的麦粒

 

 

 

取图仪器:采用Olympus 倒置荧光显微镜IX83在白光下拍摄(https://www.microdemo.com/product/microscope/life/olympus-ix83/)

软件处理:无

图片介绍:由于该材料分子本身为黄色,所得微纳晶体形似麦粒,研究人员将其取名为丰收的麦粒。该材料具有良好的荧光特性,它所形成的微纳晶体可以作为小型激光器,成为光子芯片的信号源。光子芯片是未来通讯的发展方向,比起电子芯片,光子芯片具有产热低,信息传播量大,传播迅速等特点。

 

 

2.有“眼睛”的球晶

 

 

 

取图仪器:BX-51偏光显微镜 https://www.microdemo.com/product/microscope/ims/olympus-bx51-p/

软件处理:无

图片介绍:球晶是多晶的一种,是最常见的聚合物多晶结构,其最基本结构单元是折叠链晶片。这些小晶片由于聚合物熔体迅速冷却或者受到其它条件的限制来不及进行规则生长,因而不能按照最理想的方式形成单晶。但是为了减少表面能,它们往往以某些晶核为中心放射生长,结晶成球状的多晶聚集体——球晶。

 

 

3.涅槃

 

 

 

取图仪器:荧光显微镜

软件处理:无

图片介绍:图片是有机发光材料的晶体在荧光显微镜下的图片。数量众多的晶体在衬底上自行组装成为凤凰的形状,更兼数学中的分形之美,在荧光显微镜下放出红色的光芒,恰似一只浴火重生的凤凰在展翅高飞。

 

 

4.梦幻秋

 

 

 

取图仪器:Nikon TIU 系列显微镜

软件处理:无

图片介绍:图为有机分子微纳单晶结构。有机分子间以弱的范德华力相结合,因此,有机半导体单晶多以微纳晶形式存在,这种材料被广泛应用于高性能场效应的晶体管器件。

 

 

5.蒲公英飞翔

 

 

 

 

取图仪器:Olympus BX51

软件处理:Image-Pro Express 6.3

图片介绍:本图片是用溶液滴注法生长而成的单晶。将试剂溶于有机溶剂中,进行半小时的超声处理,然后过滤,得到金黄色澄清溶液,滴在已经洗干净的修饰的硅片上,放置于称量瓶内,慢慢挥发,第二天即可观察到图片中的景象。

 

 

结语

 

大家是不是和作者一样被这几幅作品美呆了?晶体的微观世界就是那么的叹为观止。想要拍出一幅好看的显微摄影作品,除了需要严谨认真地实验操作合成出漂亮的原材料,还需要高大上的显微设备,但是最重要的是要发挥充分的想象力,大开脑洞!在收集作品的过程中,我们发现,即使原图不尽人意,但是会构图会后期处理的小伙伴们还是能把作品变的让人眼前一亮。

 

 

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