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活動專題 【機床商務網欄目 科技動態】英國南安普敦大學的Christian Laurent博士，在其博士論文《初級飛羽的力學性能》(The Mechanical Properties of Primary Feathers) 中，結合同步輻射計算機斷層掃描、力學測試和拉曼光譜技術，研究了飛羽的力學性能。
南安普敦大學擁有多臺雷尼紹inVia™共焦顯微拉曼光譜儀，可幫助像Christian這樣的專業學生使用多種互為補充的研究方法來研究材料組成。
Christian研究了羽軸中各皮質層的取向和厚度，并探討了這些特性與鳥類飛行相關力學性能之間的關系。他利用拉曼光譜技術對飛羽中的蛋白質含量進行了高精度分析，以闡明其二級結構。他對四種不同鳥類(海鷗、茶隼、綠頭鴨和天鵝)的羽毛進行了分析，還特別研究了酰胺I帶的變化。之所以選擇雷尼紹inVia共焦顯微拉曼光譜儀，是因為它具有無與倫比的精度和可靠性，而且能夠對多種樣本進行無損分析。
Christian Laurent博士說道：“inVia具有高信噪比的優點，只需要一次掃描就可以獲得高質量的數據。而且，這臺系統所安裝的激光器具有我所需要的波長，這樣我就節省了時間，可以立即著手開展研究 […] 第一次使用拉曼光譜技術時，我就發現雷尼紹的軟件非常易于使用，我只需要參加一次培訓，就可以掌握全部軟件操作技能。”
為了比較羽軸的內外皮質層中的蛋白質含量，Christian博士將酰胺I帶擬合為6條曲線，并計算了1668 cm-1處的β-折疊蛋白峰與1613 cm-1處的多肽側鏈峰之間的比率。分析表明，在這四種鳥類中，與外皮質層相比，內皮質層中具有β-折疊構象的蛋白質含量更高。這一發現為Christian的其它研究工作提供了支持。通過分析，他首次確定了內皮質層的楊氏模量值“E”(彎曲剛度)高于外皮質層。這表明內層的抗彎剛度更高，而外層的抗扭剛度更高。
酰胺I帶的數據擬合示例。藍色線為利用拉曼光譜儀采集的光譜數據，黑色線是基于6條灰色高斯函數曲線擬合的曲線。該光譜取自疣鼻天鵝 (C. olor) 第一枚初級飛羽 (P1) 背側的外層，從距離羽根占整長的40%處采集。擬合曲線的R2值為0.9898。
結果
使用雷尼紹inVia系統進行深入拉曼分析之后，Christian發現，羽軸的不同層中含有不同構象的蛋白質，從而賦予其與鳥類飛行進化相關的力學適應性。
Laurent博士總結說道：“將inVia系統與顯微鏡強強結合在一起，我們能夠運用拉曼光譜來研究獨特的課題。inVia系統使用方便，正是因為它，我們才能開展這樣的多學科協作。我們的研究結果為未來極具前景的研究工作奠定了基礎。”
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