遭芒草葉割傷 激發中興大學團隊太陽能研發

中興大學研究團隊解密卷柏矽晶體的特殊光學效應，意外發現，讓人受傷的葉子利器竟是植物體的矽晶體。（中興大學提供／張妍溱臺中傳真）

葉子聚光的位置皆侷限於單一表皮細胞內部，此聚散光皆有利於爲巨大葉綠體所利用。（中興大學提供／張妍溱臺中傳真）

你曾被芒草葉割傷過嗎？中興大學研究團隊解密卷柏矽晶體的特殊光學效應，意外發現，讓人受傷的葉子利器竟是植物體的矽晶體，進一步研究，葉表矽晶體具有超越傳統光學，由二氧化矽累積而成，與玻璃的成分相同，而這項研究將可對在低光環境下如何獲取光線有所啓發，將運用於太陽能相關研發可能性。

興大生命科學系教授許秋容表示，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，當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；不論何種形態及大小的矽晶體皆會使通過的光線重新分佈，矽晶體的大小扮演特殊的關鍵角色。

許秋容說，當矽晶體夠小時，其形狀影響其光學有趨同現象；當矽晶體的尺寸接近可見光波長時 （400~700nm），物理光學特性成爲主導，意即出現顯著的干涉與繞射現象。反之，當矽晶體較大時，光入射後受到幾何光學的影響較大 （如反射與折射），矽晶體的形狀則顯著影響光的分佈。

許秋容表示，以全緣卷柏乳突狀的矽晶體，結果顯示入射光會匯聚在矽晶體底部下方約0.5微米處，並形成光場強度達約入射光的25倍的光點，恰好是巨大葉綠體 （二區葉綠體）上部區域。異葉卷柏與紅卷柏雖爲角錐形矽晶體，有匯聚光線效果。聚光的位置皆侷限於單一表皮細胞內部，此聚散光皆有利於爲巨大葉綠體所利用。

興大物理系教授施明智表示，卷柏矽晶體的光學效應研究，源於卷柏葉子相對地很薄，且位在表皮細胞的巨大葉綠體爲主要光合作用區。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聚光點，光強度有較高與較低2區域。

中興大學研究團隊表示，高低光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；將可對在低光環境下如何獲取光線有所啓發，未來或許可運用在太陽能相關的應用研發。