偏光顯微鏡和熒光顯微鏡下的晶體世界

         出品：科普中國

制作：中國科學(xué)院化學(xué)研究所團委、青年志愿者協(xié)會、研究生會 趙 巖 張春煥 鄒素芬 丁美春 李金彪

監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心

說到晶體，大家是不是會想到閃閃發(fā)光的寶石？

狹義來講，寶石是色彩瑰麗、晶瑩剔透、堅硬耐久、數(shù)量稀少，并可琢磨成寶石首飾的單晶體或雙晶，包括天然的和人工合成的，如鉆石、藍寶石等。

那么晶體是什么？晶體又有著怎樣的微觀結(jié)構(gòu)呢？

晶體最基本的特征是周期規(guī)律性，即組成晶體的原子、離子或分子在空間中按一定的規(guī)律周期重復(fù)地排列。生長良好的晶體，外觀上往往呈現(xiàn)某種對稱性。如果整個晶體中的質(zhì)點在空間的排列長程有序，則是單晶。多晶是眾多取向的單晶的集合。

科研工作者為了更好地觀察晶體的微觀結(jié)構(gòu)，依照晶體的理化性質(zhì)設(shè)計制造了各種各樣的顯微鏡，如：

（1）熒光顯微鏡，它以紫外線為光源照射被檢物體，使之發(fā)出熒光，最后在顯微鏡下觀察物體的形狀及其所在位置；

（2）倒置熒光顯微鏡，它由熒光附件與倒置顯微鏡有機結(jié)合構(gòu)成；

（3）偏光顯微鏡，它能夠清楚分辨雙折射物質(zhì)（如球晶）……

顯微鏡下的晶體

1.豐收的麥粒

取圖儀器：采用Olympus 倒置熒光顯微鏡IX83在白光下拍攝(https://www.microdemo.com/product/microscope/life/olympus-ix83/)

軟件處理：無

圖片介紹：由于該材料分子本身為黃色，所得微納晶體形似麥粒，研究人員將其取名為豐收的麥粒。該材料具有良好的熒光特性，它所形成的微納晶體可以作為小型激光器，成為光子芯片的信號源。光子芯片是未來通訊的發(fā)展方向，比起電子芯片，光子芯片具有產(chǎn)熱低，信息傳播量大，傳播迅速等特點。

2.有“眼睛”的球晶

取圖儀器：BX-51偏光顯微鏡 https://www.microdemo.com/product/microscope/ims/olympus-bx51-p/

軟件處理：無

圖片介紹：球晶是多晶的一種，是最常見的聚合物多晶結(jié)構(gòu)，其最基本結(jié)構(gòu)單元是折疊鏈晶片。這些小晶片由于聚合物熔體迅速冷卻或者受到其它條件的限制來不及進行規(guī)則生長，因而不能按照最理想的方式形成單晶。但是為了減少表面能，它們往往以某些晶核為中心放射生長，結(jié)晶成球狀的多晶聚集體——球晶。

3.涅槃

取圖儀器：熒光顯微鏡

軟件處理：無

圖片介紹：圖片是有機發(fā)光材料的晶體在熒光顯微鏡下的圖片。數(shù)量眾多的晶體在襯底上自行組裝成為鳳凰的形狀，更兼數(shù)學(xué)中的分形之美，在熒光顯微鏡下放出紅色的光芒，恰似一只浴火重生的鳳凰在展翅高飛。

4.夢幻秋

取圖儀器：Nikon TIU 系列顯微鏡

軟件處理：無

圖片介紹：圖為有機分子微納單晶結(jié)構(gòu)。有機分子間以弱的范德華力相結(jié)合，因此，有機半導(dǎo)體單晶多以微納晶形式存在，這種材料被廣泛應(yīng)用于高性能場效應(yīng)的晶體管器件。

5.蒲公英飛翔

取圖儀器：Olympus BX51

軟件處理：Image-Pro Express 6.3

圖片介紹：本圖片是用溶液滴注法生長而成的單晶。將試劑溶于有機溶劑中，進行半小時的超聲處理，然后過濾，得到金黃色澄清溶液，滴在已經(jīng)洗干凈的修飾的硅片上，放置于稱量瓶內(nèi)，慢慢揮發(fā)，第二天即可觀察到圖片中的景象。

結(jié)語

大家是不是和作者一樣被這幾幅作品美呆了？晶體的微觀世界就是那么的嘆為觀止。想要拍出一幅好看的顯微攝影作品，除了需要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真地實驗操作合成出漂亮的原材料，還需要高大上的顯微設(shè)備，但是最重要的是要發(fā)揮充分的想象力，大開腦洞！在收集作品的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，即使原圖不盡人意，但是會構(gòu)圖會后期處理的小伙伴們還是能把作品變的讓人眼前一亮。

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