木材是人类文明发展的重要能源来源与基础材料，也是重要的可再生资源。木材细胞壁中的纤维素，是地球上最丰富的有机物质，占全球生物质量的四分之一。木材纤维素分子的纳米结构是历经百年仍无法攻克的难题，无法确认每束微纤丝含有多少条葡聚糖链。
由于微纤丝包覆在半纤维素的基质中，两者都是长链多糖，无法以电子显微镜或原子力显微镜加以区分，故无法直接计算微纤丝条链数。戴桓青团队利用TPS第三代同步辐射光源进行小角度X射线散射（SAXS）实验，探测完整木材中微纤丝的内部结构，发现其中心核区为结晶区，壳层则为半结晶区。先前的研究认为高Q值的散射信号来自整束微纤丝，但戴桓青团队与台湾大学曹正熙教授合作发现，散射信号其实来自结晶核区，通过拟合可求出核区的条链数。同时，戴桓青团队与台湾大学陈振中教授合作，开发出新颖的GIFTED (Global Iterative Fitting of T1ρ-Edited Decay)固体核磁共振技术，可测出完整木材中核区与壳层的条链比例。借此可推算出整体微纤丝的条链数为24条，推翻了许多教科书上所写的36条链假说。
近期也有专家研究认为纤维素合成酶制造的微纤丝只有18条链，后来经过结晶融合变粗，宽度或许接近24条链。按此假说，木材经过千年老化，半纤维素分解后，融合程度应会增加，晶粒宽度也会增加。戴桓青教授通过对合作者搜集到的一批古琴木材样本进行分析发现，木材经历500-2000年的自然老化，在同步辐射光源探测下，并未发现融合现象，反而发现了聚集现象且晶粒宽度不变。由此推知，新木材的微纤丝并非处于融合状态，每束微纤丝分离独立，具备24条链核壳结构，这一现象在裸子植物与被子植物中皆是如此。此研究成果解答了木材研究百年来的纤维素结构难题，对于木材与纤维素资源的可持续利用，具有重大意义。
唐代斫琴名家雷氏曾提出“选材良，用意深，五百年，有正音”。后人只知唐宋古琴音色圆润清丽，却并不了解为何木材老化如何改进音质。此研究发现古琴木材经过千年老化，微纤丝重新排列形成二聚体，这是新木材不具备的结构特征，因此振动与音响性质也不同，因此，该研究也意外解开了唐宋古琴的千年之谜，彰显出非遗古琴文化是我国古代知识分子的智慧与经验结晶。
该研究以“Wood cellulose microfibrils have a 24-chain core-shell nanostructure in seed plants”为题发表于国际知名期刊Nature Plants。bet体育365官网正规戴桓青教授为第一作者和通讯作者，台湾大学材料系曹正熙教授与化学系陈振中教授为共同通讯作者，厦门大学为成果的第一完成单位。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-023-01430-z
（神经与衰老相关疾病课题组）
