巴西果登“頂”之謎

李青　朱崇愷　朱崇愷

將大小不同的堅果放進一個大的透明容器中，然后不停地搖晃，我們會發現，個頭大的堅果會浮到容器的上面，個頭中等的堅果會在中間，而小粒的堅果會沉到底部。為什么大小不一的堅果不能均勻分布？這是因為“巴西果效應”。那么它是怎么發生的呢？

英國曼徹斯特大學的科學家將混裝巴西果和花生的盒子放進電子計算機斷層掃描儀，掃描它的運動軌跡，將其制作成三維的錄像片后發現，晃動盒子時，堅果會相互碰撞，巴西果漸漸地豎立起來，為花生提供了向下滾動的空間。最終，花生滾到底部，而巴西果被花生推到了頂部。

產生這種現象有三個原因：一是滲透作用，當搖晃或旋轉容器時會發生相應滾動，較小的顆粒會滲透到較大顆粒之中，大顆粒則會向上移動; 二是浮力作用，密度較大的顆粒下沉，而密度較小的顆粒會浮到頂部;三是顆粒對流，搖晃或振動會產生流體對流的循環模式。每個顆粒都會循環上下交替。由于顆粒間的縫隙很小，較大的顆粒到達頂部后就無法再到達底部。

大顆堅果浮在容器上面

“巴西果效應”對應用科學有著重要的意義。它不僅開啟了利用三維跟蹤的方法分析和研究混合物的分離、建立預測模型，還幫助設計出混合分離設備，有助于混合食品和藥品、分離礦物質等。

受藤壺和貽貝啟發的水下膠水

貽貝和藤壺的分泌物都由蛋白質組成，其一是氨基酸鏈折疊成的B折疊，可以與聚合物中的下一個蛋白質或由聚合物長絲形成強氫鍵。另一種是鐵復合物，可增強β折疊的凝聚力。

美國塔夫茨大學的工程師們利用其特征，制作了一款能在水下或者干燥的環境下使用的膠水。它更為堅固，材料成分無毒，很大程度避免了合成或使用揮發性溶劑。

研究人員從蠶繭中提取絲素蛋白。絲素蛋白具有藤壺膠結蛋白的形狀和黏合的特性，包括形成大片B折疊的能力。從中還添加了聚多巴胺，可以沿其長度交聯絲素蛋白。之后加入氯化鐵固化黏合劑提高膠水的黏合強度，確保絲素蛋白之間的結合。最后得到的黏合劑可以達到2.4兆帕的強度，即每平方厘米約24.47千克。

使用仿生膠水制作的飛機模型

遠程檢測生命特征

近日，科學家們首次成功地從數千米高度飛行的直升機上探測到生物體的關鍵分子特性，而這可能成為探測外星生命之路上的又一個里程碑。

左手和右手看似是完美的鏡像，但并不完全相同，這種特性稱為“手性”。生物體細胞中大多數分子都是“手性”的，而且幾乎是全“左手”或全“右手”，即同“手性”。

當光被生物物質反射時，光的部分電磁波將以順時針或逆時針螺旋傳播。這種現象稱為圓極化，是由同“手性”引起的。但測量圓極化的信號有一定的挑戰性，因為其信號十分微弱，占普通反射光線的不到1%。瑞士伯爾尼大學的研究團隊開發了分光偏振計，由配備特殊鏡頭和接收器的相機組成，能將圓偏振光與其余光分開。在直升機上，該設備能探測草地或森林中生物體的極化信號。

搭載在直升機上的圓偏振光檢測設備