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在自然界的奇妙世界中，蜥蜴以其多變的體色而聞名。這些色彩不僅令人著迷，更是蜥蜴生存和繁衍的關(guān)鍵。但這些絢麗色彩背后的科學(xué)原理是什么呢？本文將結(jié)合國(guó)儀量子場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡產(chǎn)品，帶大家一起了解蜥蜴變色產(chǎn)生的機(jī)理。

*本文中所使用的蜥蜴皮膚細(xì)胞由中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所車(chē)靜研究員課題組提供。

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掃描電鏡下的蜥蜴皮膚

自然界中的動(dòng)物體色，可以按形成機(jī)制分為兩類(lèi)：色素色和結(jié)構(gòu)色。

色素色的產(chǎn)生是通過(guò)色素成分的含量變化以及顏色的疊加實(shí)現(xiàn)的，類(lèi)似于“三原色”的原理；而結(jié)構(gòu)色是通過(guò)細(xì)密的生理結(jié)構(gòu)反射光線產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的反射光而形成的顏色，其基礎(chǔ)主要是光學(xué)原理。下面幾張圖（圖1-4）就是使用國(guó)儀量子場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡SEM5000-STEM附件對(duì)蜥蜴皮膚細(xì)胞中的虹彩細(xì)胞進(jìn)行表征的結(jié)果，虹彩細(xì)胞具有類(lèi)似衍射光柵一樣的結(jié)構(gòu)，我們暫且稱(chēng)它為晶體片，晶體片能夠反射、散射不同波長(zhǎng)光。

研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)蜥蜴虹彩細(xì)胞中晶體片的大小、間距、角度等變化，可以改變它們的皮膚散射和反射的光波長(zhǎng)，這一點(diǎn)對(duì)研究蜥蜴皮膚變色產(chǎn)生的機(jī)制具有重要的意義。

掃描電鏡下對(duì)蜥蜴皮膚細(xì)胞進(jìn)行表征，可以直觀地看到蜥蜴不同顏色下的皮膚晶體片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：包括大小、長(zhǎng)度、排列方式，使得微觀表征與宏觀表現(xiàn)生動(dòng)的關(guān)聯(lián)到了一起。

圖1 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM

圖2 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM

圖3 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM

圖4 蜥蜴皮膚的超微結(jié)構(gòu)/30 kV/STEM

結(jié)合國(guó)儀自主研發(fā)的 “Automap”大圖拼接軟件，可以對(duì)蜥蜴皮膚細(xì)胞進(jìn)行大面積的宏觀結(jié)構(gòu)表征，最大可至厘米級(jí)。因此不論是高倍細(xì)節(jié)還是宏觀區(qū)域的表征，國(guó)儀電鏡皆可滿(mǎn)足。

“Automap”操作界面

國(guó)儀量子場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，具有高分辨成像的優(yōu)勢(shì)，且支持選配新型的掃描透射電子（STEM）探測(cè)器，可以結(jié)合掃描電鏡和透射電鏡的功能特點(diǎn)，在 30kV 及以下的加速電壓下，獲得由透射電子形成的高分辨率圖像。對(duì)于觀測(cè)電子束敏感的生物樣品，有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

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國(guó)儀量子場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡

掃描電鏡以其分辨率高，放大倍數(shù)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了科學(xué)研究過(guò)程中必要的表征工具。

掃描電鏡的成像除了能得到樣品表面的信息，搭配掃描透射探測(cè)器附件，應(yīng)用透射模式（Scanning transmission electron microscopy，STEM），即可得到物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。此外掃描電鏡上的STEM模式與傳統(tǒng)透射電鏡相比，由于其加速電壓更低，所以可顯著減少電子束對(duì)樣品的損傷，并且可大大提高圖像的襯度，特別適合于高分子、生物等軟材料樣品的結(jié)構(gòu)分析。 

國(guó)儀量子系列掃描電鏡皆可選配此掃透模式，其中SEM5000作為國(guó)儀場(chǎng)發(fā)射熱門(mén)機(jī)型，它采用了先進(jìn)的鏡筒設(shè)計(jì)，包括高壓隧道技術(shù)（SuperTunnel）、低像差無(wú)漏磁物鏡設(shè)計(jì)，擁有多種成像模式：INLENS、ETD、BSED、STEM等，且STEM模式分辨率可達(dá)0.8nm@30kv。

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參考文獻(xiàn)

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