案例分析：初级飞羽的力学性能 — 英国南安普敦大学的一篇博士论文

2022年1月

Christian Laurent于2020年获得英国南安普敦大学的生物材料工程学博士学位。他在博士论文《初级飞羽的力学性能》(The Mechanical Properties of Primary Feathers) 中，结合同步辐射计算机断层扫描、力学测试和拉曼光谱技术，研究了飞羽的力学性能。南安普敦大学拥有多台雷尼绍inVia^™共焦显微拉曼光谱仪，可帮助像Christian这样的专业学生使用多种互为补充的研究方法来研究材料组成。

Christian研究了羽轴中各皮质层的取向和厚度，并探讨了这些特性与鸟类飞行相关力学性能之间的关系。他利用拉曼光谱技术对飞羽中的蛋白质含量进行了高精度分析，以阐明其二级结构。Christian对四种不同鸟类（海鸥、茶隼、绿头鸭和天鹅）的羽毛进行了分析，还特别研究了酰胺I带的变化。之所以选择雷尼绍inVia共焦显微拉曼光谱仪，是因为它具有无与伦比的精度和可靠性，而且能够对多种样本进行无损分析。

Christian Laurent博士说道：“inVia具有高信噪比的优点，只需要一次扫描就可以获得高质量的数据。而且，这台系统所安装的激光器具有我所需要的波长，这样我就节省了时间，可以立即着手开展研究 […] 第一次使用拉曼光谱技术时，我就发现雷尼绍的软件非常易于使用，我只需要参加一次培训，就可以掌握全部软件操作技能。”

为了比较羽轴的内外皮质层中的蛋白质含量，Christian将酰胺I带拟合为6条曲线，并计算了1668 cm^-1处的β-折叠蛋白峰与1613 cm^-1处的多肽侧链峰之间的比率。分析表明，在这四种鸟类中，与外皮质层相比，内皮质层中具有β-折叠构象的蛋白质含量更高。这一发现为Christian的其它研究工作提供了支持。通过分析，他首次确定了内皮质层的杨氏模量值“E”（弯曲刚度）高于外皮质层。这表明内层的抗弯刚度更高，而外层的抗扭刚度更高。