水在亲疏之间表现出奇怪的行为

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虽然水覆盖了地球表面四分之三以上的面积,但水,尤其是其分子行为的复杂性,仍然让科学家感到惊讶。根据今天发表在《科学》杂志上的一份报告,如果水被困在它不喜欢的环境中,它会因沮丧而剧烈波动。

亲水性(或喜水性)表面暴露于水时会变湿。相比之下,疏水性表面迫使水通过聚集成珠来最大限度地减少接触。但是,伊利诺伊大学厄巴纳分校的 Steve Granick 及其同事想知道,如果流体被困在两个相反的表面之间,一个亲水性,另一个疏水性,会发生什么。他们以这种方式研究的五到二十个分子厚的薄膜水的行为结果绝非简单。水并没有仅仅润湿表面或移开(所谓的去湿),而是剧烈波动,形成了研究人员所描述的“闪烁、波动的复合体”。


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根据该报告,这种波动“是水特有的,在非极性流体或极性流体(如乙醇)中未观察到”。为了确定水中存在的溶解气泡是否可能是这种奇怪行为的原因,该团队使用脱气水重复了他们的实验。但他们得到了相同的结果。Granick 在解释中指出,“虽然表面能鼓励水去除界面疏水侧的润湿,但亲水侧将水固定在原位,从而导致毛细波的波动膜。”

这些发现可能有助于科学家理解水在自然界中经历的类似拉锯战的情况。例如,在某些蛋白质中,分子的一些部分可能是疏水的,而另一些部分可能是亲水的。“两者的不混合,”Granick 评论道,“是指导蛋白质折叠和其他自组装过程的主要机制。”

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