液滴悬浮是探索空气传播病毒和微生物的新方法

秋明州立大学的研究人员最近在一项选择不混溶液体组合的实验中发现了毫米级液滴的自持悬浮现象，这些液体不会形成均匀的混合物。

研究人员纳塔利娅·伊万诺娃(Natalia Ivanova)和丹尼斯·克鲁耶夫(Denis Klyuev)注意到发生了一些惊人的事情：丁醇液滴从注射器针头脱离后，悬浮在另一种液体层的表面上方，并且在很长一段时间内不会塌陷到其上。

在AIP 出版社的《应用物理快报》中，他们报告称，在没有任何外力的情况下，几种不同液体的毫米级液滴实现了自我维持和长期悬浮。

看到水滴漂浮是什么感觉?“这太棒了，”伊万诺娃说。“液滴与下面的液体不聚结的现象是众所周知的。但在自然条件下，液滴只在液体池上方悬浮一瞬间——最多几毫秒。我们目睹了水滴持续悬浮数十分钟。”

为了使液滴悬浮，他们在硅树脂液体池内使用溶质毛细管对流。当池表面液滴中的蒸气分子不均匀分布形成表面张力梯度时，就会发生溶质毛细管对流。

“有时有趣和神奇的现象就在我们面前，但我们没有注意到它们，”伊万诺娃说。“通过专注于某项任务，我们开始在某种程度上‘像隧道一样’思考，而不再注意到解决问题的替代方法。”

通常，为了保持液滴长时间悬浮(从几秒到很长一段时间)，有必要在液滴和下面液体表面之间的超薄间隙内持续产生超压。这可以通过不同的方法来实现，例如使用振动使液滴表现得好像在跳跃，或者通过在液滴下方的间隙内产生气流。

“后者包括使液滴在液体表面滚动，或者通过利用莱顿弗罗斯特效应等方式主动蒸发其中一个液滴，”克柳耶夫说。“还有磁悬浮或声悬浮方法，但它们都有一个共同点：我们要么对系统进行外部工作，要么首先创造非平衡条件，以便只有在液滴存在期间才能提供长期悬浮。”

进一步探索各种外部条件对自持液滴悬浮的影响将揭示它是否可以被利用和适应微生物学和生物化学应用。

伊万诺娃和克柳耶夫认为，长期自持液滴悬浮效应有助于开发科学工具来探索微生物的多样性和活性，并提高对蒸汽膜内传热传质的理解。

伊万诺娃说：“由于液滴悬浮这个话题非常受欢迎，我们预计其他研究人员也会考虑溶质毛细管对流悬浮——因为从微尺度传输建模的角度来看，这个问题非常有趣。” “我们还将继续努力确定外部因素对该系统的影响。”

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