科學家創造出了世界上最乾淨的水滴

這種超級純凈的水可以幫助解釋為什麼自清潔表面在與空氣和水接觸時，會「蒙上」一層薄薄的神秘分子層。

冰柱和水滴。圖：Vienna University of Technology

如果你有打掃過廚房就會知道要讓檯面完全乾凈幾乎不可能，即使肉眼看上去乾淨，但在從事微觀水平工作的科學家眼裡卻並非如此。

不管是什麼東西，也不管它設計製造之初理論上有多乾淨，最後都會在表面覆蓋上一層薄薄的分子層。

近日在一項新研究中，研究人員製造出了世界上最乾淨的水滴，試圖探究為什麼自清潔表面那麼難做出來。

其中一項假設就是：如果那層臟髒的分子來自於水呢？

因此，研究人員用真空室中的純冰做出完全沒有臟污和瑕疵的水滴，然後將其滴到了由具有自清潔特性的二氧化鈦製成的原始表面上。

當那層臟髒的分子被附著到了超凈表面之後，研究人員發現它並不是水。但其真身著實令人驚訝。

這些分子實際上是由兩種有機酸組成的：乙酸和甲酸。而這兩種酸之間又有著密切的聯繫。

分子層的圖像模擬。來源：Cornell University

這個發現之所以讓研究人員感到驚訝，是因為甲酸和乙酸在空氣中的含量非常低。

該研究也促使人們重新思考物體的表面究竟如何吸灰、如何防塵以及在未來要如何實現物體表面完全無塵、乾淨。畢竟實際情況是看上去乾淨的水其實也並不幹凈。

研究人員之一，來自維也納技術大學的Ulrike Diebold表示：「為了避免雜質干擾，像這樣的實驗必須在真空環境下進行。」

「因此，我們得先做出一個完全沒有接觸過空氣的水滴，然後將它滴到二氧化鈦表面上。而且這塊表面需先清潔到原子標度的程度。」

接著將這塊二氧化鈦從真空室移出，接觸到了空氣，這時才出現了上文提到的那層分子。這就表明其原因並非是水。

這就解釋了為什麼即便將車窗、建築瓷磚上黏附的灰塵「燒掉」，也馬上就又附著了這層臟髒的分子。

來自康奈爾大學的Melissa Hines說道：「這些分子有助於研究具有自清潔、氧化性能的材料。我們也是剛知曉了其中的道道。」

科學家認為是化學水平上的雙齒配體幫酸粘在二氧化鈦上，即使這種酸在空氣中只佔十億分之幾。

而空氣中其它更常見、數量更多的分子一遇到這種表面就會滑掉、掠過，就是因為它們沒有相同的配位機制。

為了確保這個研究結果是正確的，研究人員在美國和奧地利兩地分別測試了將純凈水滴滴落在二氧化鈦表面上的實驗。

Hines表示：「環境變數是很重要的。如果只在維也納做，可能會有人說『啊，那是因為你們做實驗的房子里酸多呀』。」

接下來還有很多相關研究需要進一步深入實驗，但該研究幫助我們理解了為什麼暴露在空氣中的物體表面很難完全清潔乾淨這個問題。

同時也解釋了二氧化鈦如何因為它吸酸，而排開了幾乎其它的所有分子。

Ulrike Diebold表示：「這項實驗結果告訴我們，即使是空氣中微小的痕迹，有時也具有關鍵性作用。」

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 狗格格，轉載須授權

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