水也能往高处流

水也能往高处流 ModernSCience 人与自然…………………………一一--__.… 'rU盈 水往低处流再自然不过了. 而在自然界中,树木可以通过毛 细作用对抗地球引力,把大量的 水从树根汲取到离地几十米高的 枝叶中.现在,科学家也做到 了让水往高处流,而且其速度之 快,足以让大自然中的树木嫉 妒. 飞秒激光改变金属层 近期,美国罗彻斯特人学 的光学副教授郭春雷(音译)利用 飞秒激光加工技术制成的金属薄 板,可有效控制液体流向,促使 液体流向高处.他撰写称, 这一技术在医疗诊断,计算机处 理器冷却以及金属"抗菌"等方 面具有不可估革的价值. 郭春雷和他的助手阿纳托 里?沃罗贝耶大,采川超高速激 光来改变金属表层,在金属表层 形成纳米级的凹点,凹线.这种 超高速激光被称为飞秒激光,可 产生仅持续几飞秒时长的脉冲. 一 飞秒等于千万亿分之秒,' 飞秒相对于一秒来说,就如同 秒对府3200万年.郭春雷称,在 这短瞬即逝的爆发过程中,激光 所释放的能量都聚集在一个针尖 大小的点上. 这种金属表面的吸水过程 (每秒速度达1厘米)有些像用纸 巾吸取溢出的牛奶,或者是葡萄 酒杯中形成"洒泪"(因酒精气 化而存酒杯内结成的露珠),通 过分子问的相互吸引和蒸发来促 使液体移动,对抗地球引力.通 过飞秒激光加工制成的纳米结构 改变了液体分子与金属分子相互 作用的方式,使它们能够或多或 少的互相吸引,这取决于所设置 的结构状况.在某一尺度上,相 比于液体分子之间的相互依附, 金属纳米结构会更易于与液体分 子黏合,使液体快速散布于金属 表面.在液体扩散时,会受到蒸 发作用影响,分子相互作用的过 程便形成了金属的快速吸水效 果.如在金属表面办加上激光蚀 刻的沟槽,则会进一步增强对液 体的控制能力. 新技术可制造微;片 郭春雷小组已经能够改变几 乎任何一块金属的表面结构,从 而能够控制液体的反应,甚至可 以控制液体的流向,或是决定是 否让液体流动. 郭春雷说:"想象….下, 把一个巨大的水路系统缩小到微 芯片』=.,就犹如在微处理器上印 制电路.我们可以用极微量的液 体进行化学或生物学研究.有了 这样的微系统,就可以使血液能 精确地沿着某一个路径到达传感 器.皮肤上的一个划伤可能就含 有足够多的细胞用来进行微量分 析,病人不用再担心护士抽取整 管的血液用于测试了." 目前加工9英寸大小的金属 片要耗费30分钟或更多时间.研 究小组正在努力提高技术水平, 提升加工速度.尽管飞秒激光 具有难以置信的强度,却可以靠 日常电源提供动力.这意味着, 一 旦工艺水平提升,加工精度提 高后,实施起来应该是相对简单 的. 该报道称,郭春雷的研究 小组还加工?了"抗菌金属", 这是一种表层具有疏水性的金属 (在化学里,疏水性指的是一个 分子,即疏水物,与水互相排斥 的物理性质),能够减少水分子 和金属分子之间的吸引力.由_『 大多数细菌都含有水分,所以它 们无法存一个疏水性金属表面生 长. 在美国军科学研究办公 室和美围困家科学基金会的资助 卜,2006年,郭春雷带领的研究 小组使用匕秒激光技术制造出几 乎不反射光线的纳米结构金属; 2008年,他们制造出町反射特定 波长的纳米结构金属,可将金属 "染"成任何想要的颜色.郭春 雷还在6月的《物理评论通讯》 中宣称,其利用飞秒激光加工技 术制造出的节能白炽灯泡,耗能 仪为普通白炽灯的一半. 々 今日科苑 毪, 2009?15