科学家找到不伤害珍珠母情况下测量厚度的方法

在红鲍（red abalone）其他软体动物中发现的珍珠母（nacre）具备非常强的断裂性。而这也是研究人员对这种天然材料感兴趣的一个重要原因，来自 UW–Madison 的科学团队希望找到在不伤害珍珠母情况下测量厚度的方法。

大多数人都是从纽扣、珠宝、乐器镶嵌和其他装饰品中认识珍珠母贝的，它是一种彩虹色的生物矿物，也被称为珍珠母贝。在过去几十年来，科学家欣赏和赞叹珍珠母的原因不仅是因为它的美丽和光学特性，更因为特殊的韧性。

已经研究珍珠母有十多年、来自威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授 Pupa Gilbert 表示：“它是研究最多的天然生物矿物之一。它可能看起来只是一种有光泽的装饰材料。但它的抗断裂能力可以比霰石（Aragonite，它的原料）高出3000倍。它引起了材料科学家的兴趣，因为让材料比其部分之和更好，是极具吸引力的”。

现在科学家发现了一种全新的、无损的光学技术--高光谱干涉断层扫描（hyperspectral interference tomography），相关论文已经发表在《美国国家科学院院刊》期刊上。这项发现由Gilbert、威斯康星大学麦迪逊分校电气工程教授 Mikhail Kats 和她的学生共同完成的。

在深入了解之后，Gilbert 已经摸清了珍珠母是如何形成、排序、抵抗断裂的，以及它的分层结构是如何记录其形成的温度的。珍珠母的这种分层结构能反射光线，并根据层厚产生不同的颜色。这使得人们有兴趣找到一种评估纳克层厚度的方法，而这种方法不需要破坏沉积在其中的软体动物外壳。

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为了帮助解决这个挑选，Gilbert 求助于 Kats 和研究生 Jad Salman，他们是光学现象领域的专家。Salman 表示：“如果你想探测这种具有弯曲地形的贝壳，用传统的光谱仪是很难得到好的光谱的”。该团队转而采用一种较新的技术--高光谱摄影，对贝壳的整个光谱进行成像。

图片中 Mikhail Kats（左）和Jad Salman（右）

Salman 表示：“这是一个成像光谱仪，图像中的每个像素都给出了一个完整的光谱。当我们在我们的设置中使用相机时，我们可以轻松地在贝壳的大而不均匀的表面上提取可靠的光谱数据”。

除了红鲍之外，该团队还对来自新西兰的彩虹鲍（rainbow abalone）进行了成像。随后，Salman 利用他开发的复杂建模软件，利用高光谱数据逐个像素确定了珍珠母的厚度。该团队将这一技术组合称为高光谱干涉断层成像技术，并预计它将适用于测量在植物、动物、地质样品或合成材料中发现的其他透明、分层结构。