斯坦福大学的亚当·哈朦胧 照片显示了在装有冷水的玻璃容器表面上形成的水微滴冷凝物(左)和在抛光的硅表面上形成的水微滴图像(右)
信用:在京李和贤洙涵 无论是在浴缸中还是在海洋中，水都是体积庞大的液体，是一种相对温和的物质，几乎没有化学活性
但是斯坦福大学的研究人员发现，在微小水滴的尺度下，水会发生惊人的反应
在仅有百万分之一米宽的微小水滴中，存在的一部分H2O分子可以转化成一种相近的化学物质，过氧化氢，H2O2，一种通常用作消毒剂和头发漂白剂的刺激性化学物质
斯坦福大学的科学家去年首次报道了这种在强行喷洒微水滴时的意外行为
现在，在一项新的研究中，研究小组已经表明，当微滴只是从空气中凝结到冷的表面上时，也会发生同样的双重人格转变
新的结果表明，水的过氧化氢转化是一种普遍现象，发生在雾、薄雾、雨滴和其他任何自然形成的微滴中
这一惊人的发现可能会带来更环保的表面消毒或促进化学反应的方法
“我们已经表明，水滴中形成过氧化氢的过程是一个普遍而令人惊讶的现象，就发生在我们的眼皮底下，”这项研究的资深作者理查德·扎雷亚说，她是自然科学领域的玛格丽特·布雷克·威尔伯教授，也是斯坦福大学人文科学学院的化学教授
研究人员还推测，这种新认识到的水的化学能力可能在几十亿年前启动地球上生命的化学反应中发挥了关键作用，并在生命出现之前产生了地球上第一个大气氧气
“这种过氧化氢的自发产生可能是早期生命组成部分的故事中缺失的一部分，”扎雷亚说
这项发表在《美国国家科学院院刊》上的新研究的共同主要作者是斯坦福大学的科学家李在恭和玄秀汉
与和其他斯坦福大学的同事一起，李和韩在去年首次发现了水微滴中的过氧化氢生成
扎雷亚说，一些研究该研究结果的外部研究人员对此持怀疑态度，认为这样一种潜在的普遍现象可能已经被发现很久了
关于过氧化氢究竟是如何形成的争论也随之而来
扎雷亚说:“争论的焦点是人们已经研究水气溶胶很多年了，当然水是无处不在的，并且从现代科学开始就被深入研究，所以如果微滴中过氧化氢的形成是真实的，肯定有人已经看到了。”
“这让我们想进一步探索这一现象，看看在其他什么情况下它可能会发生，并了解更多关于正在进行的基础化学
" 一个加速的视频显示过氧化氢在冷凝水微滴中形成
学分:理查德·扎雷亚实验室 微滴以另一种方式制造 扎雷亚和他的同事们决定研究凝结，这是一种微滴无需借助外力(如喷雾器)就能自然形成的情况
当空气中的水蒸气(气体)在接触到较冷的表面时转变成液体时，就会发生冷凝；例如，当浴室的镜子在淋浴后模糊不清
斯坦福团队将水浓缩成多种冷冻材料，包括硅、玻璃、塑料和金属
研究人员随后擦拭了一个测试条，该测试条在冷凝水上存在过氧化氢的情况下会改变颜色
果然，长条变成了蓝色
形成的低但可检测的过氧化氢量(百万分之几)因表面温度和试验箱中的相对湿度等因素而异
研究人员还注意到，随着水滴尺寸的增大，微滴中形成的过氧化氢被稀释，这可能解释了为什么这种化学转化被忽视了这么久
新的实验也支持了研究人员关于过氧化氢是如何形成的最初假设
他们证明了在水和空气的界面上，就在微滴的外围产生的强电场似乎激活了水分子，形成了各种所谓的活性氧物种
这些物种是不稳定的分子片段，可以迅速与其他分子反应生成过氧化氢
这个过程一直伴随着我们，并且远在我们之前 扎雷亚说，在微滴水平上的这种化学物质可能在四百多年前促进了地球上从非生命到生命的化学转变
生命的起源有一种先有鸡还是先有蛋的困境，加速化学反应的催化剂分子，似乎是启动生命化学所必需的，首先需要生命本身来制造催化剂分子
但是过氧化氢的自然生成可能反而促进了反应，导致最终组装成复杂的自我复制实体的分子构件
扎雷亚推测，这种古老而广泛的化学反应甚至可能在能够通过光合作用产生氧气的生物出现之前，就为早期生命提供了氧气来源(因为过氧化氢分解成水和氧分子)
扎雷亚的团队目前正在研究如何利用微滴产生的过氧化氢进行清洁和消毒
扎雷亚提出，一个有趣的可能性是使用微滴及其附带的H2O2从表面清除非典病毒(导致新冠肺炎的病毒)
扎雷亚说:“通过这项新的研究和我们持续的工作，我们正在解释水滴在化学反应性方面与大块水有如此明显的不同的原因。”
“令人惊讶的是，就化学而言，水仍然有一些妙计
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