「美的科学」让彩色液滴像舞者一样跳舞(视频)

剑桥大学/YouTube

2009年，内特·切尔卡在威斯康辛大学读本科时做了一项完全不相关的研究。他意外地发现玻璃板上的液滴有奇怪的行为:不同颜色的液滴会找到其他特定颜色的液滴的组合，并相互移动。切尔卡发现这非常有趣，并立即与马努·普拉卡什和埃德里恩·贝努西利奥合作开始这项研究。经过数百次实验，最终得出结论:

最关键的因素是液滴是由两种化合物(水和丙二醇)组成的流体。在这种流体中，两种不同的化合物共存，同时保持各自的分子特征。当水和丙二醇以不同的比例混合时，将获得具有不同性质的液滴。一方面，给混合液体添加颜色便于区分不同比例的各种液体，另一方面，可以创造出更加美观的视觉效果。

在一个实验中，更多的丙二醇似乎会赶上更多的水滴。事实上，更多的水滴有更高的表面张力，拉动更多的丙二醇。在另一个实验中，研究人员展示了彼此分离的兄弟如何能够自动形成一条线来对抗水蒸发产生的微弱信号。在第三个实验中，研究人员用标记在玻璃板上画线，这改变了玻璃板的表面，并创造了一系列集水池。不同种类的液滴会找到它们自己的具有相同浓度的液池并混合在一起。

这项研究的关键在于表面张力和蒸发之间的微妙平衡。蒸发是众所周知的。表面张力是使水变成轻微膨胀的水滴的力。它来自液体分子之间的紧密结合。水的蒸发速度比丙二醇快，表面张力也更高。这些差异在液滴内部形成了类似龙卷风的液体流动，这不仅允许液滴移动，还允许它们感知邻居。

这种感知现象在活细胞中被称为趋化性，而他们研究中的“舞动的水滴”被称为人工趋化性。这一发展将在半导*造和自清洁太阳能电池板方面具有巨大的潜力。

不管怎样，至少这是小蝌蚪君见过的最美丽的研究。

(蝌蚪君编译自stanford.edu，请注明转载来源)