09科学艺术微观摄影大赛

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09科学艺术微观摄影大赛

据英国《新科学家》杂志网站报道,美国普林斯顿大学5月举办科学艺术微观摄影展,参赛作品均为显微镜下的微观世界。这次摄影展秉承了意大利著名艺术家达芬齐的名言:“研究艺术的科学和科学的艺术”。

第一名作品:婴儿乌贼说明.gif说明:右图

摄影师:克莱斯特-尼尔森

这张照片获得本次科学艺术摄影大赛的一等奖。本图是尼尔森采用显微镜拍摄下来的乌贼晶胚照片。乌贼为雌雄异体,外形上区别并不明显。生殖方式为体外受精,直接发育。雌性乌贼有一个卵巢,由体腔上皮发育形成,位内脏团后端生殖腔中。卵成熟后落在腔内,由粗大的输卵管输出,管末端细,雌性生殖初开口于鳃基部前方外套腔内。雄性乌贼有一个精巢,位于身体后端的生殖腔中,来源于体腔上皮,由许多小管集成,精子成熟后,由小管落入生殖腔中。在海洋生物中,乌贼的游泳速度非常快。与一般的鱼靠鳍游泳不同,它是靠肚皮上的漏斗管喷水的反作用力飞速前进,其喷射能力就象火箭发射一样,它可以使乌贼从深海中跃起,跳出水面高达数米。

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第二名心形线虫

心形线虫.jpg

摄影师:马克奥-西奥卡

这张照片获得本次科学艺术摄影大赛的三等奖。图中的心形蠕虫是一种典型的模式生物“秀丽隐杆线虫”。西奥卡采用一种免疫荧光显微镜方法去研究模式生物进化中不对称细胞分裂过程。线虫主要生活在土壤的间水层,成虫体全长只有0.1公分左右,因为主以细菌为食物,所以在实验室中极易培养。又因为它几乎全身透明,研究时不需要另外染色即可在显微镜下看到线虫体内的器官如肠道、生殖腺等。如果使用高倍相位差显微镜,甚至还可以观察到线虫的单一细胞。

第三名漩涡华尔兹

漩涡华尔兹.jpg

摄影师:卢克-彼德森

图中看到是两个流体漩涡相互吸引、旋转和融合的奇妙图像。这种自然行为感应现象到处都有,从大气云图的产生到核聚变装置的运行。最开始是两个漩涡中心(图中暗红色部分),随着螺旋纹和冲击波扩散到整个背景流体,最后两个漩涡互相环绕、互相结合。在图中,二维液态漩涡彼此吸引,形成旋涡并融合形成涌动的华尔兹舞蹈。这种具有视觉冲击效果的天然效应可形成于大气层的气候变化、核子融合装置的实验操作中。先进数字运算法则和高性能的超级计算机将详细地显示涡流的模拟动态状况。

第四名高能离子束

高能离子束.jpg

摄影师:德米特里-戴勒夫

本图看起来有些像粗俗的性器官,但其实并非如此。当超强激光束射到金箔之上时,就会发生如此有趣的现象,会形成了美丽的金泡泡。这种泡泡形成过程可用于加速高能离子束,从而用于切除肿瘤细胞治疗癌症。科学家们常用的粒子加速器是利用电场来推动带电粒子,以使得它们获得高能量。日常生活中常见的粒子加速器有电视及X光等设施。被加速的粒子置于抽真空的管中,才不会被空气中的分子所撞击而溃散。在高能加速器里的粒子使用四极磁铁聚焦成束,粒子才不会因为彼此间产生的排斥力而散开。粒子加速器有两种基本型号,即环形加速器和直线加速器。

第五名水泥花

水泥花.gif

摄影师:霍普-科诺莉

科诺莉一直在致力寻找一种在不破坏水泥微观结构的前提下使其凝固的最好方法。她将水泥样本放在温度高达105摄氏度的烤箱内,于是就形成了如图所示的水泥花,“花瓣”和“蓓蕾”清晰可见。

第六名光线偏离

光线偏离.jpg

摄影师:乔齐姆-瓦博斯冈斯

由于引力透镜的作用,当光线靠近一个宇宙天体时会改变其方向,因此恒星和行星通常可用作“显微透镜”。瓦博斯冈斯就是利用这种原理计算光线的偏离。这个二维图像的色彩表达出光射线的密度,轮廓鲜明的“腐蚀性”具有非常高的放大倍率。当一个背景恒星移动穿越这样的光射线时,我们能够使用望远镜测量出可变亮度,推论出暗物质的特性,或者发现太阳系外行星。这种显微透镜图像显示出一个遥远“类星体”的放大倍率,这种图像可以是中介星系中许多恒星产生光线偏离形成的。

第七名飞行的硫酸盐晶体

飞行的硫酸盐晶体.jpg

摄影师:罗萨-伊品诺萨

本图是采用光学显微镜拍摄下来的晶体成长的过程。当硫酸镁溶液冷却时,于是就形成了泻利盐晶体和六水泻盐晶体。硫酸盐矿物是金属元素阳离子和硫酸根相化合而成的盐类。由于硫是一种变价元素,在自然界它可以呈不同的价态形成不同的矿物。由于大多数硫酸盐晶体都含有水,使得其最突出的物理性质就是硬度低,一般在2至3.5之间。另外,这种晶体的颜色一般为无色或者白色,比重一般也不大。硫酸盐矿物的形成需要有氧浓度大和低温的条件,因此地表部分是最适宜于形成硫酸盐矿物的地方。在此类矿物中,外生成因远比内生成因显得更为重要。

第八名 太阳能电池

太阳能电池.jpg

摄影师:RR-伦特

有机电子学的发展为光电应用提供了保障。本图就是有机太阳能电池的照片。两个月亮形的圆圈就是金属阴极,那些薄膜的热退火效能通常可以提高能量转化效率。太阳能电池目前被广泛应用在军事、航天、工业和通信等各行业和部门,尤其可以分散地在边远地区、高山或者沙漠海岛使用,以节省造价昂贵的输电线路。在目前阶段,太阳能电池的成本还很高。但从长远来看,随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明,各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求。太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法,可以为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。

第九名 热电转化装置

热电转化装置.jpg

摄影师:布鲁斯-阿尔德曼

本图显示的是直接将热能转化成电能的实验设备。这种设备在实际应用中可以将任何高温损耗热量转化为有用的电能。图片左侧的是一个热电极,它像任何发热金属一样,该热电极表面覆盖着电镀层,如果它接触到冰冻的物体表面,便会产生电能。然而在一般情况下,在高温热电极下却很少产生电流。热电转换材料是一种可以将热能和电能相互转换的材料。目前常用的热电转换材料多以重金属铋、锑和铅等为原料,这些原料不仅在自然界含量少、熔点低,而且还有剧毒,这在很大程度上影响了真正的实用化。

第十名激光热成像图

激光热成像图.jpg

摄影师:法蒂玛-图尔

本图是量子级联激光器光线的热成像图。圆形窗口中心的那个明亮小点就是激光光线。由于波长原因,量子级联激光器的光线通常不可见。通过热成像相机,才拍下如此迷人的激光图。激光热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点,如可在雾、雨和雪的天气下工作,作用距离远,能识别伪装和抗干扰等,已成为夜视装备的发展重点,并将在一定成度上取代微光夜视仪。

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