科学家创造出了世界上最干净的水滴

冰柱和水滴。图：Vienna University of Technology

如果你有打扫过厨房就会知道要让台面完全干净几乎不可能，即使肉眼看上去干净，但在从事微观水平工作的科学家眼里却并非如此。

不管是什么东西，也不管它设计制造之初理论上有多干净，最后都会在表面覆盖上一层薄薄的分子层。

近日在一项新研究中，研究人员制造出了世界上最干净的水滴，试图探究为什么自清洁表面那么难做出来。

其中一项假设就是：如果那层脏脏的分子来自于水呢？

因此，研究人员用真空室中的纯冰做出完全没有脏污和瑕疵的水滴，然后将其滴到了由具有自清洁特性的二氧化钛制成的原始表面上。

当那层脏脏的分子被附着到了超净表面之后，研究人员发现它并不是水。但其真身着实令人惊讶。

这些分子实际上是由两种有机酸组成的：乙酸和甲酸。而这两种酸之间又有着密切的联系。

分子层的图像模拟。来源：Cornell University

这个发现之所以让研究人员感到惊讶，是因为甲酸和乙酸在空气中的含量非常低。

该研究也促使人们重新思考物体的表面究竟如何吸灰、如何防尘以及在未来要如何实现物体表面完全无尘、干净。毕竟实际情况是看上去干净的水其实也并不干净。

研究人员之一，来自维也纳技术大学的Ulrike Diebold表示：“为了避免杂质干扰，像这样的实验必须在真空环境下进行。”

“因此，我们得先做出一个完全没有接触过空气的水滴，然后将它滴到二氧化钛表面上。而且这块表面需先清洁到原子标度的程度。”

接着将这块二氧化钛从真空室移出，接触到了空气，这时才出现了上文提到的那层分子。这就表明其原因并非是水。

这就解释了为什么即便将车窗、建筑瓷砖上黏附的灰尘“烧掉”，也马上就又附着了这层脏脏的分子。

来自康奈尔大学的Melissa Hines说道：“这些分子有助于研究具有自清洁、氧化性能的材料。我们也是刚知晓了其中的道道。”

科学家认为是化学水平上的双齿配体帮酸粘在二氧化钛上，即使这种酸在空气中只占十亿分之几。

而空气中其它更常见、数量更多的分子一遇到这种表面就会滑掉、掠过，就是因为它们没有相同的配位机制。

为了确保这个研究结果是正确的，研究人员在美国和奥地利两地分别测试了将纯净水滴滴落在二氧化钛表面上的实验。

Hines表示：“环境变量是很重要的。如果只在维也纳做，可能会有人说‘啊，那是因为你们做实验的房子里酸多呀’。”

接下来还有很多相关研究需要进一步深入实验，但该研究帮助我们理解了为什么暴露在空气中的物体表面很难完全清洁干净这个问题。

同时也解释了二氧化钛如何因为它吸酸，而排开了几乎其它的所有分子。

Ulrike Diebold表示：“这项实验结果告诉我们，即使是空气中微小的痕迹，有时也具有关键性作用。”