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标  题:  科学家在水中观察到无摩擦运动《Science》
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科学家在水中观察到无摩擦运动
发信站: 两全其美网 (Mon Apr  3 15:43:13 2006), 本站(lqqm.net)

科学家在水中观察到无摩擦运动
作者：谭华海文章来源：教育部科技发展中心
【科研中国SciEi.com整理】physorg.com网2006年3月31日报道：美国南加州大学和布朗大
学的研究人员们在3月31日的《Science》杂志上发表文章声称，他们利用激光使单个分子
像螺旋浆一样旋转，从而在水中实现了一种无摩擦力的运动方式。

　　美国南加州大学和布朗大学的研究人员们在3月31日的《Science》杂志上发表文章声
称，他们利用激光使单个分子像螺旋浆一样旋转，从而在水中实现了一种无摩擦力的运动
方式。气体中的分子可以自由的旋转，因为气体中分子间的距离非常远。加州大学和布朗
大学的最新发现是首次在室温下的液体中观察到摩擦力消失的现象。
　　南加州大学文学、艺术与科学学院研究生Amy Moskun和她的导师、化学副教授Stephe
n Bradforth利用极短的高能激光脉冲使双原子分子氮化碳（CN）旋转。在旋转的最初四分
之一圈里，CN分子发射出一束冲击波，它周围的水分子都被冲击波甩开。Bradforth说：“
如果你能让CN分子旋转的足够快，它将把周围的所有分子都甩开。CN分子周围形成一个小
气泡，它也就不受到其它分子的摩擦力作用了。”
　　Bradforth把这个现象比喻成一个提着手提箱的乘客在拥挤的机场大厅里随意甩动手提
箱，但是却不会伤害到周围的人。和Bradforth的比喻一样，大约在CN分子转动十圈之后，
冲击波消失，周围的水分子又会挤过来。Bradforth说，即使是这样，如此长时间的无摩擦
转动也比预期的时间要长得多。
　　尽管这个发现目前还不能立即用到实际应用当中去，但是因为百分之九十的化学反应
都是在溶液中进行的，所以Bradforth和同事的研究还是会对化学反应产生极大的影响。

　　化学现象中，摩擦是一个很有用的现象，它能传递分子间的能量，从而使得反应能够
进行下去。但是，如果我们需要一些反应停下来或者推迟发生呢？化学家们一直在寻找一
种方法能使产生无用的副产品的反应能够停下来。
　　《Science》杂志上的这篇文章可以提供一种可行的方案，因为它能把单个分子与它周
围的环境隔离开来，影响反应进程。
　　Bradforth说：“大多数人以前都认为在液体中消除摩擦力是不可能的。”研究人员们
花了一年多的时间来抓住这项研究的重点。在Moskun和Bradforth弄清楚怎样使CN分子旋转
，并用一种类似过滤器的装置观察到CN分子的旋转后，他们把实验数据送给布朗大学化学
教授Richard Stratt看。Stratt的理论化学家研究小组发现实验数据违背了线性响应理论
。线性响应理论是液体行为中的一个重要模型，它认为液体中分子能量和摩擦效果都是大
到足够测量到的。理论认为快速旋转的CN双原子分子不应该对它周围的环境产生本质的改
变。
　　Stratt在给该项研究的资金提供者——美国国家自然科学基金委员会——的报告中说
：“科学家们之前就已经在计算机模拟中发现了线性响应理论失效的现象。我相信，这是
人们在微小的分子环境中首次看到线性响应理论失效的现象。”
　　南加州大学的研究人员们通过新一轮的实验证实了Stratt的解释。Bradforth说：“在
我们的实验中理论失效了，我们也看到了理论为什么会失效。”也许理论的失效就意味着
化学家能够从中得到一些收获。
　　《Science》杂志上的这篇论文的作者除了Bradforth和Stratt外，还包括南加州大学
研究生Moskun和Askat Jailaubekov，以及布朗大学研究生陶国华（音译）。
话题讨论：http://www.sciei.com/bbs/dispbbs.asp?boardid=10&id=4864

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