受自然界啟發(fā)的新材料：可生物降解的發(fā)光體和可分解污染物的微藻
在英國劍橋大學Silvia Vignolini博士的實驗室里，科學家們正在設計可生物降解的閃光劑和天然染料，用于食品著色和化妝品，作為一個名為PlaMatSu的項目的一部分。
為了做到這一點，他們正在使用纖維素，一種賦予樹木和植物以強度和硬度的天然纖維，用于制造紙張。”它是我們地球上最豐富的材料，”Vignolini博士說。”每個人都會想到它的強度，但不是所有人都知道你可以用纖維素來做顏料。”
純潔的纖維素是雪白的。為了創(chuàng)造色彩，Vignolini博士在纖維素上雕刻出微小的形狀，讓光束反彈下來，成為鮮艷的色彩，這就是所謂的結(jié)構(gòu)色。
“Vignolini博士說：”通過在納米級的材料上進行結(jié)構(gòu)化，光與之相互作用，從而產(chǎn)生色彩。在這些例子中，顏色會隨著視角的變化而變化。
Vignolini博士的實驗室利用結(jié)構(gòu)性色彩制作出了完全可生物降解的顏料和閃光劑，這些顏料和閃光劑可用于化妝品等。傳統(tǒng)的熒光粉是由聚合物微顆粒制成的，而Vignolini博士的熒光粉僅由特殊形狀的纖維素制成。
在食品工業(yè)正在努力取代合成著色劑的過程中，她還致力于從有機廢棄物中提取新的結(jié)構(gòu)性食品著色劑。”我們可以利用造紙過程中剩下的東西，或農(nóng)業(yè)廢棄物，如芒果或香蕉皮等富含纖維素，然后用它來制作著色劑，”Vignolini博士說。
PlaMatSu項目中的其他人則將目光投向了顏色之外，將從自然界中汲取的表面創(chuàng)意進行部署。德國弗萊堡大學和瑞士弗里堡大學的團隊正在研究粗糙的植物表面如何阻止昆蟲。他們可以制作可生物降解的材料，可能會被噴灑在作物或墻壁上阻止蟲子進食，以威懾蟲子。
對于意大利巴里大學的合成化學家Gianluca Maria Farinola教授來說，被稱為硅藻的微小藻類的美麗的光調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)蘊含著許多可能的用途。
硅藻是單細胞藻類，每一種藻類都被硅膠包裹著。這些藻類可以是扇形或桿狀、人字形、圓形或三角形。在顯微鏡下，你可能會看到孔隙或各種脊和隆起。這些標記可以將最佳波長的光聚焦到細胞中進行光合作用，同時散射或過濾掉有害的波長。這使得它們成為天然的光子結(jié)構(gòu)，也就是說，它們能夠操縱光。
“光子晶體在激光技術(shù)中的應用非常多。”Farinola教授說，他認為硅藻可以啟發(fā)研究人員創(chuàng)造新的光子技術(shù)，例如用于光探測、計算或機器人等領(lǐng)域。
Farinola教授的研究可能會看到生長出特殊的硅藻來運送藥物。他的研究小組在硅藻的外殼上附著了抗氧化劑分子，然后將抗生素環(huán)丙沙星（Ciprofloxacin）潛入患者體內(nèi)。在另一個例子中，活的硅藻吸收了雙膦酸鹽，這是一種眾所周知的改善骨質(zhì)疏松癥患者骨骼狀態(tài)的藥物。
他的團隊還在研究如何利用硅藻殼中的二氧化硅來清理環(huán)境中的不同污染物。法里諾拉教授表示，研究人員在死硅藻的外殼上覆蓋了一種特殊的聚合物（多聚多巴胺），并粘上酶，原則上可以用來分解污染物。
