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1、電維姆·諾度因：微觀世界的晶體“花農”
在從自然界的生物礦化中得到啟示，科學家們在實驗室中得到了微米級別的、形狀如花一般的晶體。借鑒自然界中硅藻和鮑魚殼的形成過程，來自哈佛大學的晶體生長研究科學家維姆·諾度因（Wim Noorduin）及其團隊改進了實驗室中晶體生長的方法——通過改變溶液的溫度、酸堿度以及二氧化碳的濃度，實現晶體生長過程的可控。
一切復雜源于簡單，自然界中的無機礦物質與有機分子的相互作用可以生成層次分明的高功能化材料，實驗室中晶體的“花瓶、莖葉和花朵”也由此而生。
怎么才能做出一朵漂亮的晶體花？你所需要的原料僅僅是一燒杯氯化鋇和硅酸鈉的水溶液。將“花圃”——一張平坦的小
2、片放入溶液中，充入二氧化碳，再小心地調整反應溫度，你的小花就可以在“花圃”上生長。
在所有的晶體生長都從碳酸鋇成核開始，這個過程會使pH降低。從高pH值的溶液開始，不斷注入二氧化碳，會發(fā)生以下反應：
Ba2+ + CO2 + H2O → BaCO3 + 2H+
釋放的氫離子會不斷降低生長前端的pH，直到進入可析出二氧化硅晶體的pH范圍時，發(fā)生反應：
SiO32–+2H+→SiO2+H2O
因此，階段①實現的是碳酸鋇和二氧化硅的共沉淀。此階段中，在本體溶液pH較高時，碳酸鋇晶體生長得最好；在低pH的地方，晶體生長會被二氧化硅沉淀抑制。根據成核密度的不同，會生成三種不同的基態(tài)形狀。成核密度低的地方形成半球形，成核密度高的地方形成莖干形和錐形。高pH處晶體周圍的擴散域會控制其形狀。
隨著CO2的充入，本體溶液的pH逐漸降低。當溶液低于二氧化硅生成的最佳pH，但仍高于SiO2析出所需的pH（pHSiO2）時，注入pH大于pHSiO2的本體溶液會促進二氧化硅的形成，抑制碳酸鋇晶體生長。為了保持生長前沿的低pH，階段②中碳酸鋇晶體傾向于沿著界面或蜷曲生長。最后，當pH低于pHSiO2（階段③），二氧化硅逐漸停止析出，碳酸鋇晶體得以正常生長。
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