巴西果登“頂”之謎

李青　朱崇愷　朱崇愷

將大小不同的堅(jiān)果放進(jìn)一個(gè)大的透明容器中，然后不停地?fù)u晃，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，個(gè)頭大的堅(jiān)果會(huì)浮到容器的上面，個(gè)頭中等的堅(jiān)果會(huì)在中間，而小粒的堅(jiān)果會(huì)沉到底部。為什么大小不一的堅(jiān)果不能均勻分布？這是因?yàn)椤鞍臀鞴?yīng)”。那么它是怎么發(fā)生的呢？

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家將混裝巴西果和花生的盒子放進(jìn)電子計(jì)算機(jī)斷層掃描儀，掃描它的運(yùn)動(dòng)軌跡，將其制作成三維的錄像片后發(fā)現(xiàn)，晃動(dòng)盒子時(shí)，堅(jiān)果會(huì)相互碰撞，巴西果漸漸地豎立起來(lái)，為花生提供了向下滾動(dòng)的空間。最終，花生滾到底部，而巴西果被花生推到了頂部。

產(chǎn)生這種現(xiàn)象有三個(gè)原因：一是滲透作用，當(dāng)搖晃或旋轉(zhuǎn)容器時(shí)會(huì)發(fā)生相應(yīng)滾動(dòng)，較小的顆粒會(huì)滲透到較大顆粒之中，大顆粒則會(huì)向上移動(dòng); 二是浮力作用，密度較大的顆粒下沉，而密度較小的顆粒會(huì)浮到頂部;三是顆粒對(duì)流，搖晃或振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生流體對(duì)流的循環(huán)模式。每個(gè)顆粒都會(huì)循環(huán)上下交替。由于顆粒間的縫隙很小，較大的顆粒到達(dá)頂部后就無(wú)法再到達(dá)底部。

大顆堅(jiān)果浮在容器上面

“巴西果效應(yīng)”對(duì)應(yīng)用科學(xué)有著重要的意義。它不僅開(kāi)啟了利用三維跟蹤的方法分析和研究混合物的分離、建立預(yù)測(cè)模型，還幫助設(shè)計(jì)出混合分離設(shè)備，有助于混合食品和藥品、分離礦物質(zhì)等。

受藤壺和貽貝啟發(fā)的水下膠水

貽貝和藤壺的分泌物都由蛋白質(zhì)組成，其一是氨基酸鏈折疊成的B折疊，可以與聚合物中的下一個(gè)蛋白質(zhì)或由聚合物長(zhǎng)絲形成強(qiáng)氫鍵。另一種是鐵復(fù)合物，可增強(qiáng)β折疊的凝聚力。

美國(guó)塔夫茨大學(xué)的工程師們利用其特征，制作了一款能在水下或者干燥的環(huán)境下使用的膠水。它更為堅(jiān)固，材料成分無(wú)毒，很大程度避免了合成或使用揮發(fā)性溶劑。

研究人員從蠶繭中提取絲素蛋白。絲素蛋白具有藤壺膠結(jié)蛋白的形狀和黏合的特性，包括形成大片B折疊的能力。從中還添加了聚多巴胺，可以沿其長(zhǎng)度交聯(lián)絲素蛋白。之后加入氯化鐵固化黏合劑提高膠水的黏合強(qiáng)度，確保絲素蛋白之間的結(jié)合。最后得到的黏合劑可以達(dá)到2.4兆帕的強(qiáng)度，即每平方厘米約24.47千克。

使用仿生膠水制作的飛機(jī)模型

遠(yuǎn)程檢測(cè)生命特征

近日，科學(xué)家們首次成功地從數(shù)千米高度飛行的直升機(jī)上探測(cè)到生物體的關(guān)鍵分子特性，而這可能成為探測(cè)外星生命之路上的又一個(gè)里程碑。

左手和右手看似是完美的鏡像，但并不完全相同，這種特性稱為“手性”。生物體細(xì)胞中大多數(shù)分子都是“手性”的，而且?guī)缀跏侨白笫帧被蛉坝沂帧保赐笆中浴薄?/p>

當(dāng)光被生物物質(zhì)反射時(shí)，光的部分電磁波將以順時(shí)針或逆時(shí)針螺旋傳播。這種現(xiàn)象稱為圓極化，是由同“手性”引起的。但測(cè)量圓極化的信號(hào)有一定的挑戰(zhàn)性，因?yàn)槠湫盘?hào)十分微弱，占普通反射光線的不到1%。瑞士伯爾尼大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了分光偏振計(jì)，由配備特殊鏡頭和接收器的相機(jī)組成，能將圓偏振光與其余光分開(kāi)。在直升機(jī)上，該設(shè)備能探測(cè)草地或森林中生物體的極化信號(hào)。

搭載在直升機(jī)上的圓偏振光檢測(cè)設(shè)備