遭芒草叶割伤 激发中兴大学团队太阳能研发

中兴大学研究团队解密卷柏矽晶体的特殊光学效应，意外发现，让人受伤的叶子利器竟是植物体的矽晶体。（中兴大学提供／张妍溱台中传真）

叶子聚光的位置皆局限於单一表皮细胞内部，此聚散光皆有利于为巨大叶绿体所利用。（中兴大学提供／张妍溱台中传真）

你曾被芒草叶割伤过吗？中兴大学研究团队解密卷柏矽晶体的特殊光学效应，意外发现，让人受伤的叶子利器竟是植物体的矽晶体，进一步研究，叶表矽晶体具有超越传统光学，由二氧化矽累积而成，与玻璃的成分相同，而这项研究将可对在低光环境下如何获取光线有所启发，将运用于太阳能相关研发可能性。

兴大生命科学系教授许秋容表示，他们在卷柏类植物的叶表发现多种不同形式及大小的矽晶体，当这些向外突出的透明矽晶体就位在巨大叶绿体所在的表皮细胞上方；不论何种形态及大小的矽晶体皆会使通过的光线重新分布，矽晶体的大小扮演特殊的关键角色。

许秋容说，当矽晶体够小时，其形状影响其光学有趋同现象；当矽晶体的尺寸接近可见光波长时 （400~700nm），物理光学特性成为主导，意即出现显著的干涉与绕射现象。反之，当矽晶体较大时，光入射后受到几何光学的影响较大 （如反射与折射），矽晶体的形状则显著影响光的分布。

许秋容表示，以全缘卷柏乳突状的矽晶体，结果显示入射光会汇聚在矽晶体底部下方约0.5微米处，并形成光场强度达约入射光的25倍的光点，恰好是巨大叶绿体 （二区叶绿体）上部区域。异叶卷柏与红卷柏虽为角锥形矽晶体，有汇聚光线效果。聚光的位置皆局限於单一表皮细胞内部，此聚散光皆有利于为巨大叶绿体所利用。

兴大物理系教授施明智表示，卷柏矽晶体的光学效应研究，源于卷柏叶子相对地很薄，且位在表皮细胞的巨大叶绿体为主要光合作用区。波长尺度的矽晶体突出与漏斗形表皮细胞，形成了表层增益的极佳光学物理系统。此矽晶体的光学效应在表皮细胞所形成聚光点，光强度有较高与较低2区域。

中兴大学研究团队表示，高低光与移动能力有限的巨大叶绿体互相配合：在低光时移动到高光区，而在遭遇短暂强光时，移动到低光区以免受强光伤害；将可对在低光环境下如何获取光线有所启发，未来或许可运用在太阳能相关的应用研发。