【機(jī)床商務(wù)網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】英國南安普敦大學(xué)的Christian Laurent博士，在其博士論文《初級飛羽的力學(xué)性能》(The Mechanical Properties of Primary Feathers) 中，結(jié)合同步輻射計算機(jī)斷層掃描、力學(xué)測試和拉曼光譜技術(shù)，研究了飛羽的力學(xué)性能。
 

 

　　南安普敦大學(xué)擁有多臺雷尼紹inVia™共焦顯微拉曼光譜儀，可幫助像Christian這樣的專業(yè)學(xué)生使用多種互為補(bǔ)充的研究方法來研究材料組成。
 

　　Christian研究了羽軸中各皮質(zhì)層的取向和厚度，并探討了這些特性與鳥類飛行相關(guān)力學(xué)性能之間的關(guān)系。他利用拉曼光譜技術(shù)對飛羽中的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了高精度分析，以闡明其二級結(jié)構(gòu)。他對四種不同鳥類(海鷗、茶隼、綠頭鴨和天鵝)的羽毛進(jìn)行了分析，還特別研究了酰胺I帶的變化。之所以選擇雷尼紹inVia共焦顯微拉曼光譜儀，是因為它具有無與倫比的精度和可靠性，而且能夠?qū)Χ喾N樣本進(jìn)行無損分析。
 

 

 

 

　　Christian Laurent博士說道：“inVia具有高信噪比的優(yōu)點(diǎn)，只需要一次掃描就可以獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。而且，這臺系統(tǒng)所安裝的激光器具有我所需要的波長，這樣我就節(jié)省了時間，可以立即著手開展研究 […] 第一次使用拉曼光譜技術(shù)時，我就發(fā)現(xiàn)雷尼紹的軟件非常易于使用，我只需要參加一次培訓(xùn)，就可以掌握全部軟件操作技能。”
 

　　為了比較羽軸的內(nèi)外皮質(zhì)層中的蛋白質(zhì)含量，Christian博士將酰胺I帶擬合為6條曲線，并計算了1668 cm-1處的β-折疊蛋白峰與1613 cm-1處的多肽側(cè)鏈峰之間的比率。分析表明，在這四種鳥類中，與外皮質(zhì)層相比，內(nèi)皮質(zhì)層中具有β-折疊構(gòu)象的蛋白質(zhì)含量更高。這一發(fā)現(xiàn)為Christian的其它研究工作提供了支持。通過分析，他首次確定了內(nèi)皮質(zhì)層的楊氏模量值“E”(彎曲剛度)高于外皮質(zhì)層。這表明內(nèi)層的抗彎剛度更高，而外層的抗扭剛度更高。
 

 

　　酰胺I帶的數(shù)據(jù)擬合示例。藍(lán)色線為利用拉曼光譜儀采集的光譜數(shù)據(jù)，黑色線是基于6條灰色高斯函數(shù)曲線擬合的曲線。該光譜取自疣鼻天鵝 (C. olor) 第一枚初級飛羽 (P1) 背側(cè)的外層，從距離羽根占整長的40%處采集。擬合曲線的R2值為0.9898。
 

　　結(jié)果
 

　　使用雷尼紹inVia系統(tǒng)進(jìn)行深入拉曼分析之后，Christian發(fā)現(xiàn)，羽軸的不同層中含有不同構(gòu)象的蛋白質(zhì)，從而賦予其與鳥類飛行進(jìn)化相關(guān)的力學(xué)適應(yīng)性。
 

　　Laurent博士總結(jié)說道：“將inVia系統(tǒng)與顯微鏡強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合在一起，我們能夠運(yùn)用拉曼光譜來研究獨(dú)特的課題。inVia系統(tǒng)使用方便，正是因為它，我們才能開展這樣的多學(xué)科協(xié)作。我們的研究結(jié)果為未來極具前景的研究工作奠定了基礎(chǔ)。”