人們都知道加熱使物質融化,冷卻使物質凍結。可是近期一份研究卻通過加熱粒子的方式,使粒子成為結晶狀態,停止加熱,粒子則「融化」散開。

英國劍橋大學的研究者用水、聚苯乙烯,以及外面裹著一層DNA的小油滴的混合物進行實驗,了解這種混合物在激光加熱下的效果。

油滴在水中是懸浮的狀態,一旦受熱,粒子將從溫度高的區域向溫度低的區域運動。受熱後油滴被水分子包圍的邊界,分子將產生振動,趨向於向低溫區域流動。這也就是馬倫哥尼效應,不同粒子在溫度變化下表面張力梯度而造成的傳質現象。

物理學家卡西亞利(Alessio Caciagli)和同事在直徑約20~30微米的油滴外面,裹上帶有大量單鏈DNA的聚合物。再把這些油滴與直徑約半微米的聚苯乙烯顆粒混合。在DNA的作用下,聚苯乙烯顆粒被吸附在油滴上。因此,這種混合物懸浮在水中的時候,是一種鬆散的膠狀體。

於是奇特的現象發生了。

當實驗人員用激光照射這種膠狀體的時候,聚苯乙烯升溫5攝氏度左右,與周圍的水形成溫差梯度。按照馬倫哥尼效應,塑料顆粒將導致膠狀體散開。

可是在DNA單鏈網絡的作用下,聚苯乙烯顆粒卻互相更加靠近,與油滴聚集在一起。結果這些膠體顆粒形成一種特殊的結晶態。要讓它們「融化」,只需要關閉激光。

研究者表示,這項研究顯示了利用光線控制粒子的應用前景,比如可以利用激光的光學特性造出「熱磁」,吸附懸浮物。

這份研究近期發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。◇