Fotoniska egenskaper hos kiselalger

Sidans inneh氓ll

Fotoniska egenskaper hos kiselalger

Forskningsprojekt

P氓g氓ende forskning

Projekttid

2019 - 辫氓g氓ende

笔谤辞箩别办迟盲驳补谤别

Institutionen 蹿枚谤 biologi och 尘颈濒箩枚vetenskap

Samarbetspartners

贵颈苍补苍蝉颈盲谤

痴别迟别苍蝉办补辫蝉谤氓诲别迟

翱尘谤氓诲别

H氓llbarhet & 尘颈濒箩枚 Naturvetenskap & IT

脛尘苍别

Bioteknologi med applikationer 辫氓 v盲xter och djur Biologisk fysik NATURVETENSKAP Biologisk systematik

Kort beskrivning

Kiselalger (diatom茅er) 盲谤 encelliga mikroskopiska alger med cellv盲ggar (frustuler) av kiseldioxid. Frustulerna har mikro/nanoporer arrangerade i artspecifika 尘枚苍蝉迟别谤 genom vilka utbyte med omgivningen sker (n盲谤ing, gaser, vatten etc). Bakomliggande teori 盲谤 att diatom茅ernas fotoniska egenskaper 盲谤 artspecifika och baseras 辫氓 olika morfologiska karakt盲谤er samt den ljusinstr氓lning de evolution盲谤t sett varit utsatta 蹿枚谤. Genom avancerade optiska 尘盲迟苍颈苍驳补谤 unders枚ker vi hur olika typer av frustulers porgeometri interagerar med ljus av olika 惫氓驳濒盲苍驳诲er.

Kiselalger som 辞肠办蝉氓 kallas diatom茅er 盲谤 encelliga mikroskopiska alger med cellv盲ggar som 产别蝉迟氓谤 av kiseldioxid plus en liten del vatten. Cellen 产别蝉迟氓谤 av 迟惫氓 halvor, som en burk med lock. I kiselv盲ggen,"skalet" som 产别苍盲尘苍蝉 frustul, finns det 蝉尘氓 (mikrometer till nanometer stora) porer som arrangeras i ett尘枚苍蝉迟别谤 som 盲谤 specifikt 蹿枚谤 varje art. Dessa 尘枚苍蝉迟别谤盲谤惫盲濒诲颈驳迟 skulpturala och kiselalger kan med 谤盲迟迟补kallas havets juveler. Genom porerna har kiselalgen sitt utbyte med omgivningen, t ex n盲谤ingsupptag och 耻迟蝉枚苍诲谤颈苍驳 av 补惫蹿补濒濒蝉盲尘苍别苍, men frustulen fungerar 辞肠办蝉氓 som ett mekaniskt skydd och ett filter.

Morfologisk detalj av bentisk kiselalg.

Foto: Adil Yousif Al-Handal

Man talar om 补濒濒迟颈蹿谤氓苍 20 000 till 2 miljoner arter. Nya arter hittas hela tiden. Storleken 辫氓 kiselalgernavarierar 蹿谤氓苍 enstaka mikrometer till en halv millimeter. Fossil indikerar att kiselalger har funnits i ca 200miljoner 氓谤. Man delar in kiselalgerna i 迟惫氓蝉迟枚谤谤别 grupper baserad 辫氓 morfologi, de centriska som 盲谤evolution盲谤t 盲濒诲蝉迟 och 蹿谤盲尘蝉迟 hittas i den fria vattenmassan och de pennata som divergerade 蹿谤氓苍 decentriska 蹿枚谤 ca 90 miljoner 氓谤 sedan och dominerar i bottenlevande ekosystem samt i havsis.

Det har visat sig att frustulernas mikro- och nanoporer effektivt interagerar med ljus, huvudsakligengenom olika diffraktionsprocesser (濒箩耻蝉产枚箩补苍诲别 egenskaper) som samlar det synliga ljuset i mycket 蝉尘氓蝉氓 kallade "hotspots". Vidare har man observerat att som ett resultat av kiselalgernas 苍补苍辞辫辞谤枚蝉补尘枚苍蝉迟别谤 i denna kiselmatris 蝉氓 kan de fotoluminiscera, dvs 氓迟别谤耻迟蝉枚苍诲谤补 ljus av annan 惫氓驳濒盲苍驳诲盲苍 dende belystes med. 厂氓濒别诲别蝉 kan frustulerna med sitt komplexa por尘枚苍蝉迟别谤, designad genom evolutionens氓谤miljoner, inte bara fungera som mekaniskt skydd eller filter mot omgivningen, utan 辞肠办蝉氓 som mycketeffektiva ljusinsamlare (trattar) vilket kan 蹿枚谤klara kiselalgernas effektiva fotosyntes i 产氓诲别 svagt och starktljus. Vad 驳盲濒濒别谤 skadlig ultraviolett ljus 蝉氓 verkar det som att frustulerna kan fungera som ett visstsolskydd, detta genom flera olika processer som vi i detta projekt vill identifiera och detaljstudera. Detskulle kunna vara en 蹿枚谤klaring till att kiselalger i motsats till flera andra mikroalgsgrupper verkar varatoleranta mot 鲍痴-蝉迟谤氓濒苍颈苍驳 trots att kiselalgerna i de flesta fall saknar UV-absorberande 盲尘苍别苍 (t expigment analoga med melanin i v氓谤 hud).

Kloroplaster hos bentisk kiselalg, fotograferad med konfokalmikroskop.

Foto: Angela Wulff

Detta projekt 盲谤 ett samarbete mellan forskare 蹿谤氓苍 olika discipliner 蹿谤盲尘蝉迟 inom biologi, fysik och teknik.Den bakomliggande teorin 盲谤 att kiselalgernas fotoniska egenskaper 盲谤 artspecifika och baseras 辫氓 derasolika morfologiska karakt盲谤er samt den ljusinstr氓lning de evolution盲谤t sett varit utsatta 蹿枚谤. Vi 蹿枚谤utser en generell skillnad mellan de 盲濒诲蝉迟a centriska vs de evolution盲谤t yngre pennata grupperna. S盲谤skilt menar viatt denna skillnad ska vara uppenbar n盲谤 frustulerna och de intakta cellerna exponeras 蹿枚谤 solljusetsultravioletta delar. Vi studerar olika typer av frustuler och genom avancerade optiska 尘盲迟苍颈苍驳补谤 studerar vi hur porgeometrin fungerar som 产氓诲别 ljusinsamlare, ljusuppdelare och ljusskydd. Genom biologiskaexperiment uts盲tter vi 辞肠办蝉氓 valda arter 蹿枚谤枚办补d intensitet av 鲍痴-蝉迟谤氓濒苍颈苍驳 och genom 产氓诲别 ekofysiologiska 尘盲迟苍颈苍驳补谤 och tillv盲xt尘盲迟苍颈苍驳补谤 j盲m蹿枚谤 vi arter med olika ursprung och morfologi samtrelaterar detta till frustulernas (porgeometrins) potentiella UV-skydd.

I stort kan man 蝉盲驳补 att alla de fotoniska egenskaper man kan hitta i kiselalgernas frustuler 驳盲濒濒补苍诲别产氓诲别ultraviolett 蝉迟谤氓濒苍颈苍驳, synligt ljus och 颈苍蹿谤补谤枚迟迟 ljus, kan potentiellt anv盲苍das i olika tekniska applikationer蝉氓som mikro- och nanosensorer i optokemiska sensorer och biosensorer liksom nanolinser och UV-skyddande 尘补迟别谤颈补濒/迟颈濒濒盲尘辫苍颈苍驳补谤. Ett aktuellt 辞尘谤氓诲别盲谤 att 枚办补 effektiviteten hos solceller d盲谤 tester 蹿枚谤 n盲谤varande 辫氓g氓谤 i 产氓诲别 Sverige, liksom inom och utom Europa.

Utbildning

Vill du l盲谤a dig mer om alger och havet men kanske inte har m枚jlighet att g氓 en l盲苍gre biologiutbildning? Angela Wulff 盲谤 en engagerad l盲谤are och leder 迟惫氓 kurser inom 盲尘苍别苍a. Inga specifika 蹿枚谤kunskaper kr盲vs.