神奇物理現象：加熱粒子使其凍結

人們都知道加熱使物質融化，冷卻使物質凍結。可是近期一份研究卻通過加熱粒子的方式，使粒子成為結晶狀態，停止加熱，粒子則「融化」散開。

英國劍橋大學的研究者用水、聚苯乙烯，以及外面裹著一層DNA的小油滴的混合物進行實驗，了解這種混合物在激光加熱下的效果。

油滴在水中是懸浮的狀態，一旦受熱，粒子將從溫度高的區域向溫度低的區域運動。受熱後油滴被水分子包圍的邊界，分子將產生振動，趨向於向低溫區域流動。這也就是馬倫哥尼效應，不同粒子在溫度變化下表面張力梯度而造成的傳質現象。

物理學家卡西亞利（Alessio Caciagli）和同事在直徑約20～30微米的油滴外面，裹上帶有大量單鏈DNA的聚合物。再把這些油滴與直徑約半微米的聚苯乙烯顆粒混合。在DNA的作用下，聚苯乙烯顆粒被吸附在油滴上。因此，這種混合物懸浮在水中的時候，是一種鬆散的膠狀體。

於是奇特的現象發生了。

當實驗人員用激光照射這種膠狀體的時候，聚苯乙烯升溫5攝氏度左右，與周圍的水形成溫差梯度。按照馬倫哥尼效應，塑料顆粒將導致膠狀體散開。

可是在DNA單鏈網絡的作用下，聚苯乙烯顆粒卻互相更加靠近，與油滴聚集在一起。結果這些膠體顆粒形成一種特殊的結晶態。要讓它們「融化」，只需要關閉激光。

研究者表示，這項研究顯示了利用光線控制粒子的應用前景，比如可以利用激光的光學特性造出「熱磁」，吸附懸浮物。

這份研究近期發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。◇

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