作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 跨越液-液界面的微型马兰戈尼冲浪的模拟结果
冲浪者有一顶金色的帽子，显示为黄色，由于激光的作用，帽子会变热，进而引发粒子的“冲浪”
粒子速度是在黑色箭头的方向上，并且可以有高达每秒10000个身体长度的大小
这些令人难以置信的速度是由于温度梯度(由红到蓝的表面描述)和表面活性剂浓度梯度(由界面的深蓝色到黄色描述)引起的马兰戈尼应力之间的复杂耦合造成的
信用:尼克·杰森 马兰戈尼冲浪者是微小的粒子，当他们以类似于冲浪者在波浪表面移动的方式跨越流体-流体界面时，会自我推进
近年来，自推进粒子已经成为众多物理研究的焦点，因为它们可以作为模型来研究具有宽范围速度和相互作用的主动布朗物体的运动
苏黎世联邦理工学院、杜塞尔多夫海因里希-海涅大学和伦敦大学学院(UCL)的研究人员最近通过将激光应用于在水-油界面吸收的骏利胶体，发现了活跃的微米级马兰戈尼冲浪者
他们的论文发表在《物理评论快报》上，建立在先前几项探索利用光来控制微锥运动的研究基础上
“这项工作是通过不断努力实现更高效、更容易控制的微锥来实现的，”进行这项研究的两名研究人员卢西奥·伊萨和尼克·杰森告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“我们的结果是基于现有的一系列工作，这些工作涉及利用光来控制微型游泳者的运动，以及限制在流体界面上的微型游泳者的特性，其中包括我们以前的一些工作
" 在他们之前的一项研究中，伊萨和他的同事发现，将骏利粒子限制在油水界面上，可以让这些粒子通过自身产生的化学梯度自我推进，从而引发催化反应
这种效应非常类似于在大块悬浮颗粒中经常观察到的现象
此外，研究人员观察到，由于界面中物体的排斥静电力，这些粒子可以非常强烈地相互作用
虽然这一观察为研究强相互作用的活性粒子开辟了令人兴奋的新可能性，但已知催化游泳者使用外部因素特别难以控制
这是因为它们的推进依赖于化学燃料的浓度，而化学燃料的浓度很难动态调节
“这个问题的解决方案是通过将光吸收骏利粒子产生的不对称温度梯度与众所周知的想法相结合来实现的，即在流体界面，这些粒子产生表面张力梯度，相应地，马兰戈尼流可以通过空间和时间控制的照明来推动粒子，”伊萨和哈根森说
马兰戈尼冲浪者是自动推进的粒子，这意味着他们可以转换外部能源(例如
g
，光)转变成定向运动，通过创造和维持它们周围环境(例如
g
温度分布)，进而产生表面张力分布
马兰戈尼这个名字与这种自动推进特性的起源有关，这种特性是由表面张力梯度及其相应的流体流动介导的
这些流体流动的表现形式，可以在几种物理现象中观察到(例如
g
酒的眼泪和樟脑船的推进力)，被称为马兰戈尼效应
“马兰戈尼冲浪者在物理学中很重要，因为他们构成了一个新的模型系统，来研究具有巨大动态速度范围(高达每秒10000个身体长度)和可调相互作用的自推进微型物体的主动运动，”伊萨和加恩森说
后者由流体界面介导，流体界面也将它们限制在没有固体边界的二维平面内
在没有聚集的情况下，实验性地研究活性粒子的集体运动对社区来说是一个挑战，并且将为研究二维材料铺平道路，例如只由活性成分制成的晶体和玻璃
" 为了实现微型马兰戈尼冲浪者，伊萨、哈根森和他们的同事使用了一种简单的方法，即在粒子单层(即
e
紧密堆积的颗粒层),通过一种称为溅射涂覆的技术使用金膜
随后，他们使用微型注射器沉积一滴水悬浮液，将颗粒限制在油水界面
最后，研究人员用绿色激光照射粒子
这种激光被粒子的金帽吸收，产生不对称的温度分布
“吸附金帽产生的不对称温度分布产生了一个表面张力梯度，通过马兰戈尼流推动粒子，”伊萨和贾恩森说
“在表面活性物种的存在下，我
e
表面活性剂时，颗粒运动也与浓度梯度相耦合，从而产生第二表面张力分布
两者之间的平衡调节推进力
" Isa、Jaensson和他们的同事是第一批通过在微尺度上利用马兰戈尼流来展示具有极宽范围的可能推进速度的活性粒子的研究人员之一
此外，通过简单地控制表面活性剂的浓度和光照，可以很容易地调节它们产生的粒子的推进速度
“我们展示的粒子构成了一个新的模型系统，可以用来研究一类新的活性材料的特性，”伊萨和杰森说
“我们现在计划将我们的研究扩展到同时控制马兰戈尼冲浪者的组件以实现二维活性材料的情况，我们的研究主要集中在表征单粒子推进行为和阐明其微观起源
"
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