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【前沿】科学家首次实现用光的力量控制流体

怪侠一点红

2007/03/29

北京时间3月28日消息，据国外媒体报道，一项最新研究显示，一个科学家小组日前发现了仅依靠光的力量改变流体外形及控制流体流动的新途径。

　　法国和美国物理学家利用激光束，生成了一股长而稳定的滑腻腻的液体，这股液体甚至比头发丝还细。当以不同角度发挥威力时，它驱使液体变成了驼峰形状。据认为，这是科学家首次利用激光来生成流体的总体流动。这项发现有可能使生物医学和生物技术研究取得突破性进展，因为它提供了控制流体流过细如发丝通道的新方法。

　　这项研究结果是美国芝加哥大学从事流体研究的教授温迪·张(Wendy Zhang)在拜访法国波尔多大学的同行时偶然之间发现的。当时，张教授被邀请参观波尔多大学物理实验室，因为该校科学家吉恩-皮埃尔·德尔维勒(Jean-Pierre Delville)在完成了一项实验后，发现了一个奇异、出人意料的结果。这项实验涉及在强度不大的激光束照射下相同流体的行为。

　　德尔维勒做实验的想法很简单，就是想看看激光打开后会发生什么事情，这就好似驾车者试图在废弃的公路上测试动力强大的汽车的性能一样。张教授说：“他打开了激光，接着便看到了这种令人不可思议的事情。因为他在光学研究方面拥有大量经验，他意识到自己的发现十分奇特。”于是，张教授将这一概念带回芝加哥，开始同本校研究生罗伯特·施罗尔(Robert Schroll)一同推敲这一奇特现象背后的理论。研究结果将于3月30日刊载于《物理评论快报》杂志上。

　　张教授说：“我想这种概念太过奇特，因为我知道液体散开时，这一过程并不涉及到这一点。”当一定的热量让液体开始运转时，张教授及同事发现，热并不是这种情况下的一个要素。相反，驱动液体活动的光的光子和粒子所产生的轻微辐射压力才是这一概念背后真正的原因。这种辐射压力简直微不足道，因此一般不会被注意到，只不过波尔图大学科学家德尔维勒实验所采用的液体表面非常不牢固，甚至连光也能使其变形。

　　此次实验室采用的液体是水油混合物，它们恰如其分地结合在一起，在某些条件下显示出不同的特性。张教授在谈到这种液体时说：“它基本上就是肥皂。”若想确定这种光驱动的流动能否对微流体技术(microfluidics)加以改善，尚需进行深入研究。微流体技术是一门控制流体经过比发丝还细通道的科学。

　　常规微流体技术利用电脑芯片中的“酸蚀通道”(etched channel)来控制流体流动。张教授表示，尽管这是一个相对容易的过程，但由激光驱动的微流体技术系统也许能令研究人员进行更为迅速的调整。她说：“我在这儿建了一个通道，但我不必做任何事情，只要用发光体照射即可。”

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