作者:洛桑联邦理工学院Sylvie Roke
信用:EPFL
共同的经验告诉我们，油和水不能混合
然而，事实证明，当油以小水滴的形式分散在水中时，它们可以混合在一起
这种奇怪的行为长期困扰着科学家，因为没有任何解释
EPFL和ICTP的一组科学家利用新的光学技术研究了这个问题，并发现了这两种中性和不混溶的化合物实际上混合在一起形成乳液的机理
答案在于界面上的电荷分布
一百多年来，化学家们一直在思考这个问题:在没有任何稳定分子的情况下，微小的油滴怎么会存在于水中？“毕竟，水分子之间的相互作用是如此强烈和受欢迎，以至于它们不喜欢结合不参与这些相互作用的分子，”教授说
西尔维·洛克是这项研究的首席研究员
事实上，油和水在简单混合时会彼此分离
然而，随着超声波形式的足够能量输入，尺寸小于1微米的油滴在纯水中形成，并持续存在数周或数月
奇怪的是，当置于电场中时，液滴向正极移动
因此，混合中性油和中性水会产生带负电荷的油滴
不出所料，这一意外指控的来源一直备受争议
EPFL工程学院基础生物光子学实验室的科学家团队
洛克与博士合作
里雅斯特国际理论物理中心(ICTP)的阿里·哈桑莱通过研究油和水之间的液滴的电荷和分子结构，找到了负电荷的来源
他们的结果已经发表在《科学》杂志上
不适当的氢键 事实证明，这个长期难题的答案在于油滴和水之间的界面
水分子更喜欢通过一种叫做氢键的相互作用来捐赠和接受来自邻居的电荷
然而，当它们靠近液滴表面的油分子时，它们不再能找到足够的水邻居与之氢键结合
相反，这些水分子将不平衡的电荷贡献给液滴表面的油分子
这项研究表明，水油相互作用是通过所谓的不适当的氢键发生的
这是油和水之间的一个弱氢键，虽然很弱，但许多氢键会稳定液滴
为了解开这个机制，洛克的团队使用了超快光学技术
“两个超短激光脉冲重叠在油滴和水的混合物上
当我们这样做时，新的光子从液滴界面产生并散射
这些光子具有两个入射激光束的和频率，并报告界面处的振动键，即界面分子内的原子运动
这告诉我们结构以及油和水之间的相互作用，”洛克解释说
在分子尺度上，油滴和水之间的界面与参与蛋白质折叠或生物膜形成的界面有很强的相似性
因此，这些关于油滴/水界面结构的发现不仅满足了我们对水的错综复杂的好奇心，而且对理解整个生物学和化学的相互作用也有意义
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