神奇的咖啡環效應

不知道你是否注意到這樣一個神奇的現象——如果不小心打翻咖啡、茶水等飲料，或者是將它們滴落到桌面上，等它們干燥之后，形成的污漬會是一個外圍深色、內部淺色的環。

不同于透明的純凈水，咖啡和茶水這類沖泡飲品是溶液和懸濁液的混合物。那么，為什么它們的液滴最終變成了一個環？物理學家們通過研究發現，液滴蒸發后不會形成等比例漸漸縮小的圓圈，是因為液滴中不同位置的水的蒸發速率不同。

在桌面或紙面與液滴之間的界面處，水的蒸發速率要比在液滴與空氣之間的界面處水的蒸發速率快，如此一來，液滴中的水分子就會攜帶溶質和顆粒，來到液滴與桌面或紙面的邊緣進行補充。最終水蒸發之后，溶質小顆粒們不斷在邊緣積累，就變成了“環”。

這一現象被物理學家們稱為“咖啡環效應”，打印機噴墨不均勻也是這一效應的顯現。

在醫學診斷上，科學家們將咖啡環效應與生物傳感技術結合，用于檢測唾液、血液等體液中的生物標志物。美國范德堡大學的研究人員就在此基礎上開發了一種快速檢測瘧疾的方法。

不僅如此，咖啡環效應還讓人們關注到可以按照顆粒尺寸的不同，分離出同一種溶液中的多種溶質，如集中在咖啡環最外側的顆粒直徑最小，咖啡環內側的顆粒直徑更大，利用這一原理就可以實現物質的分離。

傳言牛頓被蘋果砸到頭，繼而開始關注萬有引力，或許科學的奧秘也正藏在生活中這些細微的現象中等人探尋。下次你喝咖啡的時候，若是不小心把咖啡滴到桌面上，不妨不緊不慢地擦干凈，并暢想一番咖啡環效應的新應用。

（ 兜兜摘自《放學后》2023年第1期，視覺中國供圖）