興大解密卷柏矽晶體 有助於太陽能相關研發應用

你曾被芒草葉割傷嗎？令你受傷的利器正是植物體的矽晶體，其由二氧化矽累積而成，與玻璃的成分相同。中興大學的研究團隊在發現卷柏科植物的巨大葉綠體之後，進一步由物理系、前瞻理工研究中心和生命科學系組成跨領域團隊，發掘出這些植物葉表矽晶體具有超越傳統光學的效應。

興大生命科學系的許秋容教授表示，他們在卷柏類植物的葉表發現多種不同形式及大小的矽晶體，這些向外突出的透明矽晶體就位在巨大葉綠體所在的表皮細胞上方。研究顯示不論何種形態及大小的矽晶體皆會使通過的光線重新分布，矽晶體的大小扮演特殊的關鍵角色。研究團隊從植物採集、矽晶體觀察及特徵量測做起，結合幾何光學與物理光學的模擬和推導，歷時四年餘，這項新穎且領先的跨領域研究剛發表在7月的Journal of The Royal Society Interface (英國皇家學會Interface期刊)。 

施明智教授表示，中興大學這項卷柏矽晶體的光學效應研究，其獨一無二的新穎與開創性，源於卷柏的葉子相對地很薄，且位在表皮細胞的巨大葉綠體是主要的光合作用區域。波長尺度的矽晶體突出與漏斗形表皮細胞，形成了表層增益的極佳光學物理系統。此矽晶體的光學效應在表皮細胞所形成的聚光點，巧妙地將一個細胞分割成光強度較高與較低的兩個的區域。

該研究團表示，這樣的分隔能與移動能力有限的巨大葉綠體互相配合：在低光時移動到高光區；而在遭遇短暫強光時移動到低光區以免受強光傷害。這項研究將可對在低光環境下如何獲取光線有所啟發，未來或許可運用在太陽能相關的應用研發。