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来源: 南方日报网络版     时间:2019-10-01 11:10:26

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更】【为】【有】【趣】【的】【是】【:】【众】【所】【周】【知】【,】【碳】【酸】【钠】【和】【氯】【化】【钙】【的】【水】【溶】【液】【混】【合】【后】【会】【发】【生】【反】【应】【,】【生】【成】【不】【溶】【于】【水】【的】【碳】【酸】【钙】【,】【但】【如】【果】【把】【氯】【化】【钙】【水】【溶】【液】【制】【成】【的】【液】【体】【弹】【珠】【置】【于】【碳】【酸】【钠】【水】【溶】【液】【表】【面】【,】【两】【者】【可】【以】【长】【久】【地】【“】【和】【平】【共】【处】【”】【,】【直】【到】【我】【们】【用】【针】【头】【刺】【破】【液】【体】【弹】【珠】【的】【表】【面】【,】【才】【会】【观】【察】【到】【白】【色】【沉】【淀】【的】【生】【成】【。】【(】【如】【下】【图】【)】【同】【样】【,】【如】【果】【将】【两】【颗】【液】【体】【弹】【珠】【放】【在】【一】【起】【,】【任】【凭】【你】【用】【力】【挤】【压】【,】【它】【们】【也】【不】【会】【融】【合】【成】【一】【颗】【更】【大】【的】【液】【体】【弹】【珠】【。】【这】【些】【实】【验】【都】【有】【力】【地】【表】【明】【液】【体】【弹】【珠】【确】【实】【能】【够】【有】【效】【阻】【隔】【液】【体】【与】【固】【体】【或】【者】【其】【它】【液】【体】【表】【面】【的】【接】【触】【。】 从】【上】【面】【这】【些】【例】【子】【我】【们】【不】【难】【看】【出】【,】【液】【体】【弹】【珠】【的】【性】【质】【真】【的】【与】【石】【子】【、】【玻】【璃】【做】【成】【的】【弹】【珠】【有】【几】【分】【相】【似】【。】【那】【么】【液】【体】【弹】【珠】【这】【些】【有】【趣】【的】【性】【质】【能】【够】【为】【我】【们】【带】【来】【哪】【些】【帮】【助】【呢】【?】 液】【体】【在】【我】【们】【生】【活】【中】【发】【挥】【着】【不】【可】【替】【代】【的】【作】【用】【。】【包】【括】【生】【命】【现】【象】【在】【内】【,】【大】【量】【的】【物】【理】【、】【化】【学】【和】【生】【物】【过】【程】【都】【必】【须】【通】【过】【液】【体】【或】【者】【溶】【液】【的】【形】【式】【来】【完】【成】【,】【因】【此】【毫】【不】【夸】【张】【地】【说】【,】【离】【开】【液】【体】【,】【我】【们】【将】【寸】【步】【难】【行】【。】【然】【而】【由】【于】【液】【体】【易】【挥】【发】【、】【易】【流】【动】【等】【特】【点】【,】【如】【何】【操】【控】【液】【体】【成】【为】【许】【多】【实】【际】【应】【用】【中】【面】【临】【的】【一】【大】【挑】【战】【,】【此】【时】【,】【液】【体】【弹】【珠】【就】【成】【为】【了】【一】【个】【很】【好】【的】【帮】【手】【。】 液】【体】【弹】【珠】【能】【够】【有】【效】【地】【防】【止】【包】【裹】【在】【其】【中】【的】【液】【体】【与】【周】【围】【的】【固】【体】【或】【者】【其】【它】【液】【体】【发】【生】【接】【触】【,】【但】【并】【不】【会】【让】【液】【体】【与】【外】【界】【环】【境】【彻】【底】【隔】【绝】【。】 例】【如】【,】【透】【过】【表】【面】【上】【固】【体】【微】【粒】【之】【间】【的】【空】【隙】【,】【液】【体】【弹】【珠】【内】【部】【的】【液】【体】【仍】【然】【可】【以】【挥】【发】【到】【空】【气】【中】【,】【而】【外】【部】【环】【境】【中】【的】【气】【体】【也】【可】【以】【渗】【透】【或】【者】【溶】【解】【到】【液】【滴】【中】【。】【通】【过】【滴】【管】【、】【针】【头】【等】【工】【具】【,】【我】【们】【也】【可】【以】【直】【接】【向】【液】【体】【弹】【珠】【中】【添】【加】【或】【者】【抽】【取】【液】【体】【而】【不】【影】【响】【整】【个】【结】【构】【的】【完】【整】【。】 这】【些】【特】【点】【使】【得】【液】【体】【弹】【珠】【可】【以】【成】【为】【一】【个】【个】【微】【型】【的】【“】【实】【验】【室】【”】【或】【者】【“】【化】【工】【厂】【”】【,】【我】【们】【只】【需】【要】【很】【少】【材】【料】【就】【可】【以】【完】【成】【至】【关】【重】【要】【的】【分】【析】【、】【测】【试】【等】【操】【作】【,】【同】【时】【又】【不】【用】【担】【心】【液】【体】【会】【损】【失】【或】【者】【污】【染】【周】【围】【的】【环】【境】【。】【接】【下】【来】【就】【让】【我】【们】【看】【几】【个】【这】【样】【的】【例】【子】【。】 许】【多】【气】【体】【都】【能】【够】【对】【人】【体】【健】【康】【带】【来】【危】【害】【,】【而】【通】【过】【液】【体】【弹】【珠】【我】【们】【可】【以】【及】【早】【发】【现】【环】【境】【中】【有】【害】【气】【体】【的】【存】【在】【。】【例】【如】【在】【2】【0】【1】【0】【年】【,】【来】【自】【澳】【大】【利】【亚】【的】【研】【究】【人】【员】【将】【一】【种】【荧】【光】【染】【料】【的】【水】【溶】【液】【制】【成】【液】【体】【弹】【珠】【。】【在】【紫】【外】【线】【照】【射】【下】【,】【液】【体】【弹】【珠】【能】【够】【发】【出】【绿】【色】【荧】【光】【,】【但】【如】【果】【强】【腐】【蚀】【性】【的】【酸】【性】【气】【体】【氯】【化】【氢】【溶】【解】【到】【液】【滴】【中】【后】【,】【荧】【光】【染】【料】【的】【化】【学】【结】【构】【会】【发】【生】【变】【化】【,】【荧】【光】【的】【颜】【色】【由】【绿】【变】【蓝】【。】【通】【过】【颜】【色】【的】【变】【化】【,】【我】【们】【就】【可】【以】【感】【知】【环】【境】【中】【氯】【化】【氢】【的】【存】【在】【,】【从】【而】【做】【出】【防】【范】【。】 在】【另】【外】【一】【个】【例】【子】【中】【,】【研】【究】【人】【员】【将】【氯】【化】【钴】【水】【溶】【液】【制】【成】【液】【体】【弹】【珠】【。】【如】【果】【环】【境】【中】【存】【在】【氨】【气】【,】【溶】【解】【到】【液】【体】【弹】【珠】【中】【的】【氨】【气】【会】【与】【钴】【离】【子】【结】【合】【,】【改】【变】【液】【体】【弹】【珠】【的】【颜】【色】【,】【从】【而】【提】【醒】【我】【们】【警】【惕】【有】【害】【气】【体】【的】【存】【在】【。】【由】【于】【液】【体】【弹】【珠】【彼】【此】【之】【间】【即】【便】【相】【遇】【也】【不】【会】【融】【合】【,】【我】【们】【可】【以】【把】【这】【几】【种】【不】【同】【的】【液】【体】【弹】【珠】【放】【在】【一】【起】【,】【从】【而】【对】【多】【种】【有】【害】【气】【体】【都】【能】【够】【有】【效】【地】【进】【行】【监】【视】【。】 输】【血】【是】【医】【学】【上】【极】【为】【重】【要】【的】【治】【疗】【和】【急】【救】【手】【段】【,】【但】【不】【相】【容】【的】【血】【型】【混】【合】【后】【会】【导】【致】【溶】【血】【反】【应】【,】【严】【重】【时】【会】【危】【及】【患】【者】【生】【命】【。】【因】【此】【,】【高】【效】【快】【速】【地】【检】【测】【血】【型】【在】【临】【床】【上】【至】【关】【重】【要】【。】【为】【了】【实】【现】【这】【一】【目】【标】【,】【前】【述】【来】【自】【澳】【大】【利】【亚】【的】【研】【究】【小】【组】【成】【功】【利】【用】【液】【体】【弹】【珠】【开】【发】【出】【了】【一】【套】【血】【型】【检】【测】【系】【统】【。】 他】【们】【将】【少】【量】【血】【液】【制】【成】【液】【体】【弹】【珠】【,】【再】【分】【别】【向】【这】【些】【弹】【珠】【中】【加】【入】【特】【定】【的】【抗】【体】【。】【血】【液】【弹】【珠】【的】【颜】【色】【本】【来】【是】【均】【匀】【的】【,】【但】【如】【果】【同】【一】【种】【血】【型】【的】【抗】【原】【和】【抗】【体】【相】【遇】【,】【就】【会】【引】【发】【血】【液】【凝】【集】【,】【从】【而】【使】【得】【液】【体】【弹】【珠】【呈】【现】【出】【颜】【色】【明】【显】【不】【同】【的】【两】【层】【。】【这】【样】【,】【通】【过】【简】【单】【的】【几】【次】【操】【作】【,】【我】【们】【就】【可】【以】【判】【断】【某】【一】【血】【液】【样】【品】【的】【血】【型】【了】【。】 例】【如】【四】【氧】【化】【三】【铁】【是】【具】【有】【磁】【性】【的】【物】【质】【,】【如】【果】【把】【它】【的】【微】【粒】【覆】【盖】【到】【水】【滴】【的】【表】【面】【,】【我】【们】【就】【得】【到】【了】【具】【有】【磁】【性】【的】【液】【体】【弹】【珠】【。】【这】【样】【的】【液】【体】【弹】【珠】【可】【以】【在】【磁】【铁】【的】【作】【用】【下】【滚】【来】【滚】【去】【,】【当】【把】【磁】【铁】【靠】【近】【液】【体】【弹】【珠】【的】【一】【侧】【,】【那】【么】【原】【本】【均】【匀】【分】【散】【在】【液】【滴】【表】【面】【的】【磁】【性】【颗】【粒】【都】【会】【在】【磁】【铁】【吸】【引】【下】【向】【这】【一】【端】【靠】【拢】【,】【从】【而】【在】【液】【体】【弹】【珠】【的】【表】【面】【打】【开】【一】【个】【缺】【口】【。】 通】【过】【这】【个】【缺】【口】【,】【我】【们】【可】【以】【很】【方】【便】【地】【向】【液】【滴】【中】【添】【加】【反】【应】【物】【或】【者】【提】【取】【反】【应】【产】【物】【,】【甚】【至】【可】【以】【把】【电】【极】【等】【探】【针】【插】【入】【液】【滴】【内】【部】【进】【行】【实】【时】【的】【分】【析】【测】【试】【。】【这】【些】【操】【作】【结】【束】【后】【,】【只】【要】【将】【磁】【铁】【移】【开】【,】【聚】【在】【一】【起】【的】【磁】【性】【颗】【粒】【又】【可】【以】【重】【新】【均】【匀】【分】【布】【在】【液】【体】【弹】【珠】【的】【表】【面】【,】【将】【液】【滴】【保】【护】【起】【来】【。】 如】【果】【我】【们】【对】【具】【有】【磁】【性】【液】【体】【弹】【珠】【施】【加】【一】【个】【旋】【转】【的】【磁】【场】【,】【它】【们】【则】【会】【像】【实】【验】【室】【常】【用】【的】【磁】【搅】【拌】【子】【那】【样】【转】【个】【不】【停】【。】【假】【如】【液】【滴】【内】【部】【含】【有】【固】【体】【微】【粒】【,】【在】【旋】【转】【过】【程】【中】【,】【这】【些】【微】【粒】【会】【在】【离】【心】【力】【的】【作】【用】【下】【与】【液】【体】【分】【离】【。】

更】【为】【有】【趣】【的】【是】【:】【众】【所】【周】【知】【,】【碳】【酸】【钠】【和】【氯】【化】【钙】【的】【水】【溶】【液】【混】【合】【后】【会】【发】【生】【反】【应】【,】【生】【成】【不】【溶】【于】【水】【的】【碳】【酸】【钙】【,】【但】【如】【果】【把】【氯】【化】【钙】【水】【溶】【液】【制】【成】【的】【液】【体】【弹】【珠】【置】【于】【碳】【酸】【钠】【水】【溶】【液】【表】【面】【,】【两】【者】【可】【以】【长】【久】【地】【“】【和】【平】【共】【处】【”】【,】【直】【到】【我】【们】【用】【针】【头】【刺】【破】【液】【体】【弹】【珠】【的】【表】【面】【,】【才】【会】【观】【察】【到】【白】【色】【沉】【淀】【的】【生】【成】【。】【(】【如】【下】【图】【)】【同】【样】【,】【如】【果】【将】【两】【颗】【液】【体】【弹】【珠】【放】【在】【一】【起】【,】【任】【凭】【你】【用】【力】【挤】【压】【,】【它】【们】【也】【不】【会】【融】【合】【成】【一】【颗】【更】【大】【的】【液】【体】【弹】【珠】【。】【这】【些】【实】【验】【都】【有】【力】【地】【表】【明】【液】【体】【弹】【珠】【确】【实】【能】【够】【有】【效】【阻】【隔】【液】【体】【与】【固】【体】【或】【者】【其】【它】【液】【体】【表】【面】【的】【接】【触】【。】 从】【上】【面】【这】【些】【例】【子】【我】【们】【不】【难】【看】【出】【,】【液】【体】【弹】【珠】【的】【性】【质】【真】【的】【与】【石】【子】【、】【玻】【璃】【做】【成】【的】【弹】【珠】【有】【几】【分】【相】【似】【。】【那】【么】【液】【体】【弹】【珠】【这】【些】【有】【趣】【的】【性】【质】【能】【够】【为】【我】【们】【带】【来】【哪】【些】【帮】【助】【呢】【?】 液】【体】【在】【我】【们】【生】【活】【中】【发】【挥】【着】【不】【可】【替】【代】【的】【作】【用】【。】【包】【括】【生】【命】【现】【象】【在】【内】【,】【大】【量】【的】【物】【理】【、】【化】【学】【和】【生】【物】【过】【程】【都】【必】【须】【通】【过】【液】【体】【或】【者】【溶】【液】【的】【形】【式】【来】【完】【成】【,】【因】【此】【毫】【不】【夸】【张】【地】【说】【,】【离】【开】【液】【体】【,】【我】【们】【将】【寸】【步】【难】【行】【。】【然】【而】【由】【于】【液】【体】【易】【挥】【发】【、】【易】【流】【动】【等】【特】【点】【,】【如】【何】【操】【控】【液】【体】【成】【为】【许】【多】【实】【际】【应】【用】【中】【面】【临】【的】【一】【大】【挑】【战】【,】【此】【时】【,】【液】【体】【弹】【珠】【就】【成】【为】【了】【一】【个】【很】【好】【的】【帮】【手】【。】 液】【体】【弹】【珠】【能】【够】【有】【效】【地】【防】【止】【包】【裹】【在】【其】【中】【的】【液】【体】【与】【周】【围】【的】【固】【体】【或】【者】【其】【它】【液】【体】【发】【生】【接】【触】【,】【但】【并】【不】【会】【让】【液】【体】【与】【外】【界】【环】【境】【彻】【底】【隔】【绝】【。】 例】【如】【,】【透】【过】【表】【面】【上】【固】【体】【微】【粒】【之】【间】【的】【空】【隙】【,】【液】【体】【弹】【珠】【内】【部】【的】【液】【体】【仍】【然】【可】【以】【挥】【发】【到】【空】【气】【中】【,】【而】【外】【部】【环】【境】【中】【的】【气】【体】【也】【可】【以】【渗】【透】【或】【者】【溶】【解】【到】【液】【滴】【中】【。】【通】【过】【滴】【管】【、】【针】【头】【等】【工】【具】【,】【我】【们】【也】【可】【以】【直】【接】【向】【液】【体】【弹】【珠】【中】【添】【加】【或】【者】【抽】【取】【液】【体】【而】【不】【影】【响】【整】【个】【结】【构】【的】【完】【整】【。】 这】【些】【特】【点】【使】【得】【液】【体】【弹】【珠】【可】【以】【成】【为】【一】【个】【个】【微】【型】【的】【“】【实】【验】【室】【”】【或】【者】【“】【化】【工】【厂】【”】【,】【我】【们】【只】【需】【要】【很】【少】【材】【料】【就】【可】【以】【完】【成】【至】【关】【重】【要】【的】【分】【析】【、】【测】【试】【等】【操】【作】【,】【同】【时】【又】【不】【用】【担】【心】【液】【体】【会】【损】【失】【或】【者】【污】【染】【周】【围】【的】【环】【境】【。】【接】【下】【来】【就】【让】【我】【们】【看】【几】【个】【这】【样】【的】【例】【子】【。】 许】【多】【气】【体】【都】【能】【够】【对】【人】【体】【健】【康】【带】【来】【危】【害】【,】【而】【通】【过】【液】【体】【弹】【珠】【我】【们】【可】【以】【及】【早】【发】【现】【环】【境】【中】【有】【害】【气】【体】【的】【存】【在】【。】【例】【如】【在】【2】【0】【1】【0】【年】【,】【来】【自】【澳】【大】【利】【亚】【的】【研】【究】【人】【员】【将】【一】【种】【荧】【光】【染】【料】【的】【水】【溶】【液】【制】【成】【液】【体】【弹】【珠】【。】【在】【紫】【外】【线】【照】【射】【下】【,】【液】【体】【弹】【珠】【能】【够】【发】【出】【绿】【色】【荧】【光】【,】【但】【如】【果】【强】【腐】【蚀】【性】【的】【酸】【性】【气】【体】【氯】【化】【氢】【溶】【解】【到】【液】【滴】【中】【后】【,】【荧】【光】【染】【料】【的】【化】【学】【结】【构】【会】【发】【生】【变】【化】【,】【荧】【光】【的】【颜】【色】【由】【绿】【变】【蓝】【。】【通】【过】【颜】【色】【的】【变】【化】【,】【我】【们】【就】【可】【以】【感】【知】【环】【境】【中】【氯】【化】【氢】【的】【存】【在】【,】【从】【而】【做】【出】【防】【范】【。】 在】【另】【外】【一】【个】【例】【子】【中】【,】【研】【究】【人】【员】【将】【氯】【化】【钴】【水】【溶】【液】【制】【成】【液】【体】【弹】【珠】【。】【如】【果】【环】【境】【中】【存】【在】【氨】【气】【,】【溶】【解】【到】【液】【体】【弹】【珠】【中】【的】【氨】【气】【会】【与】【钴】【离】【子】【结】【合】【,】【改】【变】【液】【体】【弹】【珠】【的】【颜】【色】【,】【从】【而】【提】【醒】【我】【们】【警】【惕】【有】【害】【气】【体】【的】【存】【在】【。】【由】【于】【液】【体】【弹】【珠】【彼】【此】【之】【间】【即】【便】【相】【遇】【也】【不】【会】【融】【合】【,】【我】【们】【可】【以】【把】【这】【几】【种】【不】【同】【的】【液】【体】【弹】【珠】【放】【在】【一】【起】【,】【从】【而】【对】【多】【种】【有】【害】【气】【体】【都】【能】【够】【有】【效】【地】【进】【行】【监】【视】【。】 输】【血】【是】【医】【学】【上】【极】【为】【重】【要】【的】【治】【疗】【和】【急】【救】【手】【段】【,】【但】【不】【相】【容】【的】【血】【型】【混】【合】【后】【会】【导】【致】【溶】【血】【反】【应】【,】【严】【重】【时】【会】【危】【及】【患】【者】【生】【命】【。】【因】【此】【,】【高】【效】【快】【速】【地】【检】【测】【血】【型】【在】【临】【床】【上】【至】【关】【重】【要】【。】【为】【了】【实】【现】【这】【一】【目】【标】【,】【前】【述】【来】【自】【澳】【大】【利】【亚】【的】【研】【究】【小】【组】【成】【功】【利】【用】【液】【体】【弹】【珠】【开】【发】【出】【了】【一】【套】【血】【型】【检】【测】【系】【统】【。】 他】【们】【将】【少】【量】【血】【液】【制】【成】【液】【体】【弹】【珠】【,】【再】【分】【别】【向】【这】【些】【弹】【珠】【中】【加】【入】【特】【定】【的】【抗】【体】【。】【血】【液】【弹】【珠】【的】【颜】【色】【本】【来】【是】【均】【匀】【的】【,】【但】【如】【果】【同】【一】【种】【血】【型】【的】【抗】【原】【和】【抗】【体】【相】【遇】【,】【就】【会】【引】【发】【血】【液】【凝】【集】【,】【从】【而】【使】【得】【液】【体】【弹】【珠】【呈】【现】【出】【颜】【色】【明】【显】【不】【同】【的】【两】【层】【。】【这】【样】【,】【通】【过】【简】【单】【的】【几】【次】【操】【作】【,】【我】【们】【就】【可】【以】【判】【断】【某】【一】【血】【液】【样】【品】【的】【血】【型】【了】【。】 例】【如】【四】【氧】【化】【三】【铁】【是】【具】【有】【磁】【性】【的】【物】【质】【,】【如】【果】【把】【它】【的】【微】【粒】【覆】【盖】【到】【水】【滴】【的】【表】【面】【,】【我】【们】【就】【得】【到】【了】【具】【有】【磁】【性】【的】【液】【体】【弹】【珠】【。】【这】【样】【的】【液】【体】【弹】【珠】【可】【以】【在】【磁】【铁】【的】【作】【用】【下】【滚】【来】【滚】【去】【,】【当】【把】【磁】【铁】【靠】【近】【液】【体】【弹】【珠】【的】【一】【侧】【,】【那】【么】【原】【本】【均】【匀】【分】【散】【在】【液】【滴】【表】【面】【的】【磁】【性】【颗】【粒】【都】【会】【在】【磁】【铁】【吸】【引】【下】【向】【这】【一】【端】【靠】【拢】【,】【从】【而】【在】【液】【体】【弹】【珠】【的】【表】【面】【打】【开】【一】【个】【缺】【口】【。】 通】【过】【这】【个】【缺】【口】【,】【我】【们】【可】【以】【很】【方】【便】【地】【向】【液】【滴】【中】【添】【加】【反】【应】【物】【或】【者】【提】【取】【反】【应】【产】【物】【,】【甚】【至】【可】【以】【把】【电】【极】【等】【探】【针】【插】【入】【液】【滴】【内】【部】【进】【行】【实】【时】【的】【分】【析】【测】【试】【。】【这】【些】【操】【作】【结】【束】【后】【,】【只】【要】【将】【磁】【铁】【移】【开】【,】【聚】【在】【一】【起】【的】【磁】【性】【颗】【粒】【又】【可】【以】【重】【新】【均】【匀】【分】【布】【在】【液】【体】【弹】【珠】【的】【表】【面】【,】【将】【液】【滴】【保】【护】【起】【来】【。】 如】【果】【我】【们】【对】【具】【有】【磁】【性】【液】【体】【弹】【珠】【施】【加】【一】【个】【旋】【转】【的】【磁】【场】【,】【它】【们】【则】【会】【像】【实】【验】【室】【常】【用】【的】【磁】【搅】【拌】【子】【那】【样】【转】【个】【不】【停】【。】【假】【如】【液】【滴】【内】【部】【含】【有】【固】【体】【微】【粒】【,】【在】【旋】【转】【过】【程】【中】【,】【这】【些】【微】【粒】【会】【在】【离】【心】【力】【的】【作】【用】【下】【与】【液】【体】【分】【离】【。】




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