驚喜發(fā)現(xiàn)表明違禁粒子可以相互吸引

與人際關(guān)系不同，粒子物理學(xué)在“喜歡排斥，異性相吸”這句格言方面是嚴(yán)格的。就像任何兩塊磁鐵的同一磁極都抵抗接觸一樣，負(fù)電荷和正電荷對(duì)自己的公司有一種普遍的厭惡。

然而，牛津大學(xué)（University of Oxford）的化學(xué)家們?cè)谠嚬苤邪l(fā)現(xiàn)了一個(gè)故事，證明愛總能找到出路。甚至在相同電荷的粒子之間。

“我仍然覺得看到這些粒子吸引是很迷人的，即使已經(jīng)看到了一千次，”說(shuō)該研究的主要作者，Sida Wang。

將多個(gè)電子懸浮在完全真空中，它們將盯著電磁匕首，用庫(kù)侖定律.同樣，空虛空間中的質(zhì)子也將由于它們共享的正電荷而被迫分開。

另一方面，將其與以不同電荷為主的粒子混合，然后觀看煙花接踵而至。事實(shí)上，從字面上看– 如果沒有庫(kù)侖定律推動(dòng)原子三角戀的肥皂劇，化學(xué)就不會(huì)一樣。

為了簡(jiǎn)單起見，化學(xué)家認(rèn)為這個(gè)定律對(duì)于漂浮在溶液中的帶電粒子和真空中的相同粒子一樣適用。Wang和他的團(tuán)隊(duì)考慮了這樣一種可能性，即當(dāng)涉及溶劑時(shí)，規(guī)則可能并不那么簡(jiǎn)單。

在一系列基于不同種類溶液中的二氧化硅顆粒的實(shí)驗(yàn)中，研究人員測(cè)量了溶劑的酸度和分子結(jié)構(gòu)等因素，以確定顆粒相互作用的強(qiáng)度。使用光學(xué)顯微鏡，他們還計(jì)算了顆粒密度的分布。

根據(jù)他們的觀察，很明顯，水基溶液中帶負(fù)電荷的二氧化硅顆粒不會(huì)像在理想的空曠空間中那樣分開。遠(yuǎn)非如此——他們實(shí)際上走到了一起。

在對(duì)溶液的pH值的檢查中可以找到一個(gè)可能的解釋，當(dāng)從相對(duì)酸性的4修改為相當(dāng)堿性的10時(shí)，pH值會(huì)影響吸引力的強(qiáng)度。

奇怪的是，調(diào)整為帶正電荷的二氧化硅顆粒根本沒有這種行為，至少在水溶液中沒有。然而，使用酒精作為溶劑的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)為帶正電的粒子靠得更近提供了絕佳的機(jī)會(huì)。

這些新發(fā)現(xiàn)的吸引力在遠(yuǎn)距離內(nèi)被觀察到，并在較短的距離內(nèi)被預(yù)期的排斥力所抵消。

盡管粒子和溶劑之間的相互作用很復(fù)雜，但很明顯，它們的重要性足以壓倒始終存在的庫(kù)侖力，這些庫(kù)侖力通常會(huì)迫使以相同電荷為主的粒子分開。

在研究人員所稱的”電溶劑力“，溶液的結(jié)構(gòu)及其自身的帶電成分與懸浮顆粒的表面相互作用，產(chǎn)生凈吸引力，將二氧化硅吸引成團(tuán)簇，盡管它們具有排斥力。

這些發(fā)現(xiàn)可能對(duì)任何科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，其中溶液中帶電粒子的運(yùn)動(dòng)很重要，可能為從藥物開發(fā)到理解疾病以及設(shè)計(jì)新型納米技術(shù)的任何進(jìn)展提供信息。

“即使在生理?xiàng)l件下，溶液中帶類似電荷的分子實(shí)際上也可能經(jīng)歷一種違反直覺的強(qiáng)烈和長(zhǎng)程吸引力，”Wang及其同事結(jié)束.

突然間，人類的浪漫似乎并不那么復(fù)雜了。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然納米技術(shù).

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