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阅读下面的文字,完成后面各题。
“会走路的树枝”:竹节虫
赵 力
竹节虫的天敌有鸟、蜥蜴和猴子等。对这些视力敏锐的动物来说,捕食竹节虫应该不是太难的事吧。其实不然,至少我发现鸟类捕食竹节虫非常困难,这是为什么呢?我通过观察青城山区一种常见的竹节虫发现,这种竹节虫身体细长,有三对纤细的足笔直地伸展在身体两侧,全身分节明显,生来就像树枝,再加上大多情况下它们都一动不动地趴在树上,就像隐了身一样,因此很难被鸟儿发现。更重要的是,即使在进食时,它们也只吃一点点树叶,进食时间严格控制在两分钟左右。正是靠着这种严格控制自身运动的生活方式,竹节虫最大限度地避免了天敌的侵害。
还有一些种类的竹节虫,一旦伪装失灵被天敌发现,不仅能使用多刺的节肢顽强自卫,还会分泌及喷射化学物质抵御来犯之敌。我饲养的一种竹节虫在受刺激时就会从前胸背板前端的腺体散发出一股闻起来类似人参的气味,用来吓退敌人。目前科学家们尚不清楚竹节虫喷出的有毒气雾确切的化学成分,但有化学家形容说,吸入这种气雾的难受感觉类同于吸入胡椒粉或辣椒粉。由于不少西方人喜欢将竹节虫作为宠物养在家里,专家特别告诫,儿童及哮喘病患者不要接触能喷射毒气的竹节虫。
有些竹节虫十分擅长装死,只要它们栖息的树枝稍有震动,或者感觉到危险迫近,它们便会自动从树上坠落下去,同时收胸拢足,一动不动,保持这种姿势几分钟,几乎不露任何破绽。一旦感觉危险解除,它们便会溜之大吉。其实,即使它们被认出来,活命的概率也很大,因为很多动物不喜欢吃尸体。如果一切手段无效,许多种类的竹节虫还会采取断足求生的办法。当一只竹节虫被攻击性极强的肉食动物抓住一条腿时,它往往会干脆利落地丢掉这条腿逃生。假如负伤逃脱的竹节虫尚未成年,断足一般都会再长出来。
通过饲养竹节虫,我还观察到一个有趣的现象:蚂蚁能够充当竹节虫扩散卵子的“义工”。
竹节虫的卵的外壳由一层类脂以及一些有机化合物组成,内部有一层薄薄的生物膜,包裹着未发育成型的小虫。雌性竹节虫的产卵量往往很大,有些种类的雌性竹节虫一生的产卵量可超过2000枚,是“广种薄收”生存策略的典型代表。大多数种类的竹节虫的卵长3-5毫米,“个头”相对于其他昆虫来说很大。竹节虫卵的外形千奇百怪,有的像植物的种子,有的像西瓜,有的像米粒,有的甚至两侧长有像翅膀一样的东西。这后一种竹节虫卵看上去很像《哈利·波特》中魁地奇比赛里使用的工具,大约是竹节虫想让自己的卵在落地的过程中随风飘扬到各处。事实上,大多数竹节虫的雌虫会在卵落地之前用尾部把它们弹射出去,目的是避免同类之间为生存而相互竞争食物。有些种类的竹节虫则喜欢把卵用分泌的胶液固定在树枝上,或者把卵散落到土块或岩壁的缝隙中,仔细地藏起来。还有些种类的竹节虫的卵表面有瘤状的突出,能受到某些种类蚂蚁的青睐而被搬回蚁巢去。这种做法看似自寻死路,其实虽然蚂蚁整天忙着囤积粮食,真正享用的还不到其中的1/10,而气味平淡、颜色灰暗的竹节虫卵尤其不能刺激蚂蚁的食欲。所以,竹节虫卵在蚁巢里比在地面上更安全。所以我们说蚂蚁充当了帮助竹节虫扩散卵子的“义工”。
(有删改)
【小题1】下列对材料有关内容的分析和概括,最恰当的一项是(  )
A.鸟、蜥蜴和猴子等都是竹节虫的天敌,它们视力敏锐,捕食竹节虫不是太难的事,但竹节虫也有能够从它们嘴里逃生的方式。
B.竹节虫喷出的有毒气雾含有化学成分,味道像胡椒粉或辣椒粉一样,儿童及哮喘病患者往往受不了这种化学物质。
C.竹节虫装死时几乎不露任何破绽,而且很多动物不喜欢吃尸体。这样,它们逃生的概率就变得很大。
D.如果竹节虫被攻击性极强的肉食动物抓住一条腿,它往往会舍弃这条腿。而在负伤逃脱后,断足一般都会再长出来。
【小题2】竹节虫是怎样让自己的卵保存下来的?
【小题3】竹节虫生存的方式,给了你怎样的启迪?请谈谈自己的看法。
上一题 下一题 0.99难度 现代文阅读 更新时间:2018-10-27 03:48:14

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同类题1

阅读下面的文字,完成小题。
每一种生物除了天敌,还有生育能力的制约。愈低级的生物,其繁殖能力愈强,例如细菌,可以以极快的速度分裂着。而愈高级的生物,其繁殖能力就愈弱,例如人类的繁殖能力,比起细菌来,何止相差十万八千里?一般而言,植物繁殖能力强,而动物繁殖能力弱;食草动物繁殖能力强,而食肉动物繁殖能力弱。自然界似乎也在进行着计划生育,即给每一种生物规定一种数量限额,我们不妨把这叫做“生命开关”。
在那茫茫的非洲原野上,可以看到几头狮子或一群鬣狗,追着成百上千头仓皇逃窜的野牛或斑马,最后吃掉一个,其他的则继续低头吃草,各干各的事。过不多久,悲剧又会重演。这种生死搏斗已经持续了几十万甚至几百万年。但是,野牛和斑马们一直这样地被人家吃下去,它们唯一对抗的办法就是多生育,好似它们生下来就是为了让狮子和鬣狗们填饱肚皮。
北极有着独一无二的生态系统,只有野草,形成一层薄薄的草皮。由于夏季短,温度低,野草的种类也很有限,而且生长缓慢,因而不可能养得起像非洲那么多的食草动物,只有旅鼠、野兔(数量有限)、驯鹿(来回迁移)和麝香牛(几近绝迹)。旅鼠是北极最重要的食草动物,它必须为鼬鼠、狐狸等提供口粮。旅鼠多了,就会把草吃光;旅鼠少了,鼬鼠和狐狸就会饿肚子。大自然赋予旅鼠以极强的生育能力,但又不让它经常使用这种能力。
旅鼠每窝可以生十几只,20天就可以成熟,接着开始生育。如果让它们放开繁殖,一年下 来,从原先的2只就可以变成后来的几十万只。但是,本来就生长期很短、生长量很小的北极 草原植物,哪能够它们吃呢?所以旅鼠只好集合起来去自杀。它们常可以形成几十万只的浩 荡队伍,逢山过山,遇水涉水,最后的归宿则是大海,它们会奋不顾身地跳将下去,抱成一团,使 那汪洋之中到处漂浮着殉难者的尸体。这种景象在挪威、芬兰、瑞典、俄罗斯和阿拉斯加都曾 出现过。但是,总有一些狡猾的旅鼠悄悄地留下来继续繁殖,维系北极的生态平衡。
旅鼠周期性的大量繁殖,狐狸也是如此。在旅鼠放开生育的大年里,由于食物充足,狐狸也会大量繁殖。当它们的数量或密度足以威胁到生态平衡时,狐狸就会得一种奇怪的“疯舞病”,疯狂地跳舞直到累死为止。是谁在控制着这种生命开关的呢?旅鼠虽然很多,但也不至于把北极的草都吃光,是谁命令它们去自杀呢?是谁给它们规定的迁移时间、迁移路线和最终去处的呢?科学家们研究了数个世纪,始终未能得出一种令人满意的解释。
人类自古以来就在试图制造某种长生不老药,却从来没有成功过。不用说从700万年以前开始,就是从秦始皇起,如果人类能够长生不老,一直活到现在,地球上也早就被人挤满了,哪里 还会有生态平衡而言呢?由此可见,就是从人类文明的角度来看,生命开关也是绝对必要的。
1.【小题1】下列对于“生命开关”理解不正确的一项是( )(3分)
A.生物还有生育能力的制约,为了维护生态平衡,自然界和人类一样都实行了计划生育政策。
B.非洲草原上的野牛斑马们与狮子鬣狗们对抗的唯一办法就是多生育,以维系自身的数量平衡。
C.狐狸随着旅鼠的繁殖而繁殖,当数量或密度足以威胁到生态平衡时,狐狸就会疯狂地跳 舞直至累死。
D.从生态平衡的角度来看,无论是自然界还是人类都必须要有生命开关,即规定一种数量限额。
2.【小题2】下列理解和分析,不符合原文意思的一项是( )(3分)
A.一般而言,食草动物繁殖能力强,而食肉动物繁殖能力弱。所以,旅鼠的繁殖能力应该比 狮子强。
B.旅鼠是北极最重要的食草动物,大自然赋予旅鼠极强的生育能力,但不让它经常使用这 种能力。
C.旅鼠必须为鼬鼠、狐狸等食肉动物提供口粮,所以为了不让它们饿肚子,旅鼠必须大量的繁殖。
D.北极动物旅鼠集合自杀时,总有一些狡猾的旅鼠悄悄地留下来继续繁殖,以维系北极的 生态平衡。
3.【小题3】根据原文内容,下列理解和分析不正确的一项是( )(3分)
A.生物的繁殖能力和它们的级别成反比,例如低级的细菌和高级的人类,细菌繁殖能力比 人类就要强相当多。
B.北极有着独一无二的生态系统,只有野草,且种类有限,生长缓慢,所以根本养不起像非 洲那么多的食草动物。
C.对于是谁给狐狸和旅鼠规定的迁移时间、迁移路线和最终的去处的问题,科学家们至今 也没有令人满意的解释。
D.虽然人类自古以来就在试图制造某种长生不老药,但是从生态平衡的角度来说,这是不 现实的,也是不可取的。

同类题2

阅读下面的文字,完成小题。
揭开“埃博拉”的神秘面纱
近日,埃博拉病毒在西非蔓延,并在全球拉响警报。由于这种病毒的传染性超强,且致死率高达50%~90%,因而被世界卫生组织定义为最高危险级别的病毒。同时,这种病毒也被视为最高等级的生物恐怖袭击武器。感染该病毒的患者会出现发热、红疹、胸痛、呼吸及吞咽困难等,死亡前会七窍流血,甚至可能吐出体内组织。如此凶险的病毒,若没能得到良好控制,后果肯定是灾难性的。
1976年,埃博拉病毒在非洲埃博拉河附近被首次发现,也就由此而得名。科学家将这一病毒分为扎伊尔型、苏丹型、科特迪瓦埃型和莱斯顿型,除莱斯顿型对人不致病外,其余三种亚型感染后,均可导致人发病。不同亚型病毒基因组核苷酸构成差异较大,但同一亚型的病毒基因组相对稳定。
当前,埃博拉病毒主要在非洲国家流行。该病毒会引起埃博拉出血热的发生,这是一种急性出血性传染病,潜伏期为2天~21天,一般为5天~12天。在潜伏期内,病毒传染风险较小,一旦发病,则发展十分迅速。重症患者可出现神志改变,并可出现不同程度的出血表现,甚至出现低血压、休克等,同时可并发心肌炎、肺炎和其他多脏器受损。发病两三天后,患者就可能死亡。该病的主要病理改变是皮肤、粘膜、脏器的出血,多器官可以见到灶性坏死。
目前,人类对这种病毒普遍易感,发病则主要集中在成年人。不仅如此,该病毒是人畜共通病毒,不仅能感染人类,也能引起灵长类动物如猩猩、猴子等感染。“接触”是这种病毒最主要的传播途径,与被感染者的血液、体液、分泌物、排泄物直接接触,会造成病毒感染。需要特别注意的是,医院内传播也是导致埃博拉出血热暴发流行的重要因素。这是因为感染了埃博拉病毒的患者,血液中可维持很高的病毒含量,所以医务人员在治疗或护理患者,以及处理病人遗体过程中,若没有严格的防护措施,就极易受到感染。此外,虽尚未证实该病毒可通过空气传播,但并不完全排除这一可能性,也应予以警惕。
埃博拉出血热的早期临床症状没有特殊性,所以应特别注意与其他病毒性出血热进行区别,如拉沙热、黄热病、马尔堡出血热、克里米亚—刚果出血热、肾综合征出血热等。目前,对于埃博拉病毒的确诊主要依靠实验室检测,我国已具备这种检测能力。如果发现有可疑病例,以及三周内有疫区居留史,应马上进行隔离、排查。对于埃博拉出血热的治疗,如今尚缺乏特效疗法及药物,只能进行一些对症和支持治疗,而且也没有疫苗可以预防。因此,只能尽量隔离控制传染源和加强个人防护。如无特殊情况,应避免出入疫区。在受到影响的雨林地区,要减少与猴子、猿等高危染病动物的接触,食用肉类、血液类等食品要彻底煮熟。此外,基于现有证据,人们认为果蝠可能是埃博拉病毒的原始宿主。
【小题1】下列关于埃博拉病毒的介绍,符合原文意思的一项是
A.果蝠可能是埃博拉病毒的原始宿主,埃博拉病毒的各种类型都可以感染人类。
B.埃博拉出血热的早期临床症状没有特殊性,如果与其他病毒性出血热混淆会贻误治疗。
C.埃博拉病毒因在埃博拉河附近被首次发现得名,截至目前仅在非洲地区流行。
D.成年人更容易感染埃博拉病毒,接触患者的医务人员,受到感染的可能性很大。
【小题2】下列对埃博拉出血热的预防和治疗的表述,不恰当的一项是
A.埃博拉出血热在医院内的传播极易导致该病暴发流行,因此医院内必须加强防护。
B.埃博拉出血热的确诊目前主要依靠实验室检测,如果发现可疑病例应立即隔离。
C.为了尽量远离传染源,应避免出入疫区,并不与猴子、猿等动物接触,食物要彻底煮熟。
D.对于埃博拉出血热,目前尚没有可以有效预防的疫苗,也没有特效的疗法与药物。
【小题3】下列对文章有关内容的理解与分析,正确的一项是
A.埃博拉病毒被世界卫生组织定义为最高等级的生物恐怖袭击武器,如果疫情不能及时控制,造成的灾难将会是毁灭性的。
B.一旦感染埃博拉病毒,患者往往在两三天后就因多个器官出血、坏死等问题而死亡,病情发展十分迅速
C.灵长类动物,如猩猩、猴子等也能感染和传播埃博拉病毒,因此我们不能与这些高危动物近距离接触。
D.“接触”是埃博拉病毒最主要的传播途径,但目前还不能证明埃博拉病毒是否通过空气传播,所以最好对此保持警惕。

同类题3

阅读下面的文字,完成小题。
全球暖化,还是新冰河期
吵吵嚷嚷的联合国气候变化大会去年11月才在印尼巴厘岛落幕,世界各国为应对全球变暖问题措施的争吵刚从耳边消失了没几天,中国就遭受了雪灾,部分地区甚至是半个世纪不遇的超大雪灾,受灾人口超过1亿。不仅在中国,去年12月,加拿大和美国也相继出现了大雪灾;更离奇的是今年1月11日,巴格达竟然也百年不遇地下起了雪。“不是我不明白,这世界变化太快!怎么昨天报纸上刚刚还在讨论全球变暖呢,今天就哪里都暴雪了呢?”
这次大雪究竟和全球变暖有没有联系呢?还是如一些报刊所引述的“科学家”所说的:地球正在进入一个新冰河期?先平个心气,下面请听细细道来:
先来聊聊气候是怎么回事。通常气象学上所说的气候,是指长期的天气现象和要素的平均值。这个“长期”的意思,可长可短,短可以是数月,长则可至数千万年,这都依赖于探讨的问题而定。当我们考虑人为因素所导致的气候变化时,这个时间尺度在十年以上。在使用气候仿真模型模拟捕捉气候变化趋势时,输入的以往天气数据通常都在数十年以上甚至更长。在这样长的时间范围内,像暴风雪、旱灾、台风、寒潮等等这些偶然性的极端天气的影响就会被拉平。为了平衡不确定性的影响,在模拟时还可能需要设置若干次不同的初始状态,这样得出的结果也就更可能反映出气候变化的基本趋势。
也正因为气候是“长期”天气的平均反映,那么只依靠过去或未来短短数年的天气现象来支持或者反驳全球变暖的事实,都是不现实的。人为增加气候系统里大气中二氧化碳的含量的结果,就是一些特定灾害性天气,如强降水引发洪水发生的几率增高、强度增大了;而另一方面,与极低温相关的灾害如霜冻,发生的几率和强度则有下降的趋势。
在天气的决定因素上,偶然性的影响是非常大的,而且伴随着时间的积累,会大到无法清晰预测的地步。基于这一事实,同时也限于目前的科技水平,气象台一般只发布未来3天的天气预报,想要做更长时间的预报,它的可靠性和精确性就会显著下降。同时对于已经发生的单一天气事件,要从气候变化角度来确切推断其发生的来龙去脉,也是非常复杂和困难的,甚至可以说是不可能的任务。
如此说来,那根据气候变化趋势来预测未来的天气还有个准吗?对于天气预报来说,最重要的是获得预报期初始的地球背景物理资料,在此基础上经过计算机模拟推算,最终才能得到我们在电视上看到的具体的天气预报结果。而这些背景资料是与气候变化紧密相关的。根据目前已知的气候变化趋势,即因为地球大气中二氧化碳浓度增大,全球地表温度已经并且将持续上升,由此而导致空气中水蒸气含量增多、冰川融化、海平面上升等等的背景因素,也就可以预测在长期未来的全球范围内,灾害性的极端天气出现的频度和强度将会增加;而另一些灾害,如寒潮所带来的极度寒冷的发生机会和严重程度,则会下降。
在日常概念中,天气和气候的关系并没有像气象学上这样的系统和严格。事实上,在拉平极端天气因素的影响之后,气候系统变化的外在因素的影响后果才会显现出来。在面对眼前暴雪的同时,我们如果再能联想到前几年包括中国在内的世界上很多地区出现的暖冬现象,以上的解释就更加容易理解了:原来从较长远的角度来看,气候变化和一次的短期极端天气并没有必然的联系。
(选自《科学时报》2008年2月)
【小题1】对本文所阐述的主要观点,解说正确的一项是()(2分)
A.“地球正在进入一个新冰河期”的说法是正确的。
B.根据气候变化趋势来预测未来的天气是不可靠的。
C.天气和气候的关系并没有像气象学上这样的系统和严格。
D.从较长远的角度来看,气候变化和一次的短期极端天气并没有必然的联系。
【小题2】(小题2)下列表述,不符合原文意思的一项是()(2分)
A.气象学上所说的气候,是指长期的天气现象和要素的平均值。这个“长期”,通常在十年以上。
B.人为增加气候系统里大气中二氧化碳的含量的,使与极低温相关的灾害如霜冻,发生的几率和强度呈下降的趋势。
C.对于已经发生的单一天气事件,要从气候变化角度来确切推断其发生的来龙去脉,是非常复杂和困难的,甚至是不可能的。
D.在天气的决定因素上,偶然性的影响是非常大的,而且伴随着时间的积累,会大到无法清晰预测的地步。
【小题3】(小题3)依据原文提供的信息,下列推断正确的一项是()(2分)
A.中国遭受雪灾,巴格达也百年不遇地下起了雪。这说明“全球变暖”的说法是无稽之谈。
B.这次大雪灾说明:气候并没有变暖,地球正在进入一个新冰河期。
C.气候是“长期”天气的平均反映,只依靠过去或未来短短数年的天气现象来支持或者反驳全球变暖的事实,都是不现实的。
D.根据目前已知的气候变化趋势,可以预测在全球范围内,明年灾害性的极端天气出现的频度和强度将会增加。

同类题4

阅读下面的文字,完成后面题目。
海洋波能的利用
风起浪涌,海洋波能便孕育在这海水的起伏运动中。当然,没有水自身的重力,浪亦难涌。波能属于势能与动能共同形成的“综合能”。海浪的水质点相对于静水面位移具有势能;而动能则来于水质点运动。在深水中波能的传播受到限制,只有占能量总和50%的势能可随波浪传播。波能的能量密度虽较低,但总能量很大,据估计,全世界的海洋波能相当约30亿千瓦电能,其中可利用的约占三分之一。南半球海洋的波浪比北半球大,在南美、南非和澳大利亚等地区海域的波能也因之较大。中国沿海的波能分布也是南大于北。南海波浪比东南沿海大,平均波高在1.5米以上;我国海洋波能的可开发量相当约7000万千瓦电能。
长期以来,人们总想利用这一巨大能量。现今,淡化海水的波能搅拌站、波能发动机和大型防波堤电站等已经问世。利用波能,必须有波能转换装置。波能转换装置形式不一,但都没有本质区别。波能转换装置是三级组合装置:第一级受波体是将海浪转换为装置实体持有的能量。装置实体中的受能体直接和海浪接触,将波浪转换为机械运动;而相对固定的固定体与受能体形成相对运动。第二级中间转换器,其作用是将第一级转换与最终转换沟通;因为波能经过第一级转换往往达不到最终推动机械运动的要求,不仅是因为其水头低、速度慢,而且稳定性也较差。不管哪种类型的中间转换器都要起到传输能量和稳定输出的作用。水动式是通过液压泵将机械能变为水能,经水轮机再将水能变为机械能。它在增速、传输、调节上都比直接机械式方便。气动式则以空气为介质完成能量转换。它可以减少海水对设施的腐蚀,它是目前世界上广泛采用的波能中间转换装置。最终转换是应用设备,它依用户需要来设计。
有趣的是,波浪能产生于海洋,但是波力电站不一定要建在海上。岸式波力电站就是建在常年风急浪大的海边,只有利用坚固的岸基与钢筋混凝土构件建成的受波通道伸入海水。这种发电站是利用经过两级转换装置的海洋波能能量压缩空气以推动涡轮机工作,使振荡水柱往复运动而发电的。波力电站可与常规发电站并网运行。
【小题1】下列对“海洋波能”的解释,最准确的一项是(3分)
A.风使海水起伏运动,这种起伏运动产生了势能与动能,而由这动能和势能形成的综合能,即是“海洋波能”。
B.海洋波能属于“综合能”,它是由海水的水质点运动具有的势能与动能综合生成的能量。
C.海洋波能是海浪水质点相对于静水面位移具有的势能与水质点运动产生的动能共同形成的综合能。
D.海洋波能是势能与动能共同形成的一种综合能,它源于风浪和水自身的重力。
【小题2】(小题2)根据原文内容,下列理解和分析正确的一项是(3分)
A.海洋波能经过多级转换最终均以电能的形式付诸应用。
B.波能中间转换器共有水动式和气动式两种,目前气动式被广泛采用。
C.波能须经转换装置的三级转换,才能与最终转换设备沟通从而达到应用要求。
D.波能搅拌站、波能发动机和大型防波堤电站属于不同形式的波能转换装置,它们均具有多级能量转换功能。
【小题3】(小题3)对“波能转换装置形式不一,但都没有本质区别”的理解,正确的一项是(3分)
A.波能转换装置有不同的形式,但任何形式的波能转换装置都必须包括“受波体、中间转换器和最终转换应用设备”三级组合装置。
B.波能转换装置的外观可以根据不同需要来设计,但受波体、中间转换器和最终转换应用设备必须统一。
C.波能搅拌站、波能发动机和大型防波堤电站属于不同形式的波能转换装置,必须综合配套使用才能实现多级能量转换功能。
D.气动式装置虽然是以空气为介质完成能量转换,但它与水动式装置的本质一样,都能将第一级转换与最终转换沟通。

同类题5

阅读下面的文字,完成问题。
让黑暗赋予光明——黑硅自述
各位朋友,我是“黑硅”,为什么叫“黑硅”呢?简单地说,我也是硅家族的一员,但是与常规的其他硅片兄弟比起来,我表面看起来很黑,几乎不反射光,并且对光吸收率很高,人们又觉得我天生异秉,能做成特别神奇的器件,因此给我取名为“黑硅”。由于制作我的方法众多,半导体各个分支领域对我的理解也不是完全一样,这里我简单做个自我介绍,请各位以后多捧场,多研究下我,让我的知名度更高些。
在二十世纪八十年代,一些人用反应离子刻蚀硅衬底的方法最早制作了我。所谓反应离子刻蚀就是利用由等离子体强化后的反应离子气体轰击刻蚀硅表面,正是这种高能气体离子在硅表面不断刻蚀,最终在硅表面形成了纳米细针阵列的表面结构,这种细针高度可达到10微米以上并且直径小于1微米。人们相信这种材料与硅相比有着独特的性能,于是给我取名“黑硅”。我的产生正是古语所云“铁杵磨成针”的写照,你看亿万高能离子的轰击,千锤百炼方能成就我的微纳米尖锥表面。
随后多年,纳米研究风起云涌,弄潮的人儿也创造了多种方法来制造我。虽然这时的我从微纳米结构上看来是有些不同,但是人眼看我绝对是够黑的,并且用我做的探测器、热成像器件、太赫兹应用器件、太阳能电池等都有不错的效果,为此人们写了很多综述的文章为我作传,探讨我的制备、性能和器件。
但是,人们发现我其实还不够黑,因为人眼是可见光波段的,人眼看着黑并不一定完全黑,对一些红外成像设备来说,我依然不是黑硅,它们能够透过我看到我背面的东西。为什么我还能被红外成像设备看透呢?因为我的身体是硅,硅的带隙是1.12 eV,纯洁的她对波长大于1.1微米的光是无法阻挡的。我的硅姐妹天生如此,我如何变得能够吸收红外的光呢?1998年前后,哈佛大学的Mazur教授课题组研制成了新的能带结构,就像屋子和楼顶间加了楼梯,原来跳不上去的长波长光子现在也能找到楼梯上去,于是大于1.1微米的光也被吸收进来,这样即使是红外相机也看不到我背后的图案了。中国的科学家给我取了一个好听的名字叫作广谱吸收的黑硅。我的新特性是能够吸收全光谱的太阳能,太阳光到达地球的光谱是一个比较长的谱,典型的谱线可以从0.2微米到3微米,而纯晶硅只能吸收波长小于1.1微米的部分光,还有一大部分的太阳光不在这个范围内,既然不能被吸收,这些光自然也无法转换成电,太阳能的大部分就浪费掉了。但我就可以把这些光全部吸收过来,可是全黑的我能够借助全光谱吸收的太阳光获得令人满意的电力吗?
现代太阳能电池从1954年开始,到今天已经有60年了,那时候的材料就是我的硅姐妹。今天她已被做成了世界上最广泛使用的电池类型,工厂里面不停地生产,为人类提供了大量的电力,造福了全人类。而我还在黑暗中摸索,虽然很多人因为我的黑对我情有独钟,不断探索我的特性。世间万物需要在平衡中实现最优化,虽然表面微纳米结构和硫掺杂给了我全黑的秉性,使我能够把所有的太阳光留住,但是现在却很难把光导出形成可利用的电力,因为激光造成的微纳米非晶态缺陷,也给我引入了更多的电子复合损耗,就像路上车太多、障碍太多堵住了一样,很难通畅。目前,利用我吸收的大于1.1微米波段的红外太阳光形成的电量几乎探测不到,而对小于1.1微米的光生载流子也产生不了效果。为了很好地实现道路的顺畅,人们设想了一些路径,其中有条路叫作中间带,通过保持住常规的上下能级位置,并实现在中间插入一个新的能带,就像新建悬空的高架桥一样,这样我也许就能很好地被利用来产生电力了。可是现在大家还没有造好这座桥。
太阳能电池慢慢成为能源大户,硅妹子是经过了一个甲子的修炼才有今天的成就,全黑的我也快20年了,大家加把劲儿,快点架好桥,让我把吸收到的光导出形成更多的电吧。让黑暗赋予我光明,我就是黑硅,我正时刻准备着迎接太阳的万丈光芒。
(有删改)
这篇科普文以“让黑暗赋予光明”为题有何好处?请谈谈你的看法。