水在纳米尺度上会怎么样

　　纳米大小的水滴无处不在——作为飞沫或气溶胶存在于空气中，作为药物存在于我们的身体内，以及在地球的岩石和油田里。要了解这些滴剂的行为，有必要知道它们如何与它们的疏水环境进行相互作用的。这种相互作用发生在弯曲的液滴界面——围绕着小水滴的亚纳米级区域。来自瑞士联邦理工学院的研究人员，在荷兰原子与分子物理学研究所(AMOLF)的合作下，能够观察到在这个特定的区域究竟发生了什么。他们发现水滴表面的分子比预期的要有序得多。他们的这个惊人结果已经发表在了《自然*通讯》杂志上。他们为更好地了解大气，生物和地质过程铺平了道路。

　　在洛桑联邦理工学院，基础生物光子学光子药物实验室Julia Jacobi委员会主任Sylvie Roke开发了一种独特的方法来研究这些厚度只有头发丝的千分之一，体积只有一个阿升（1e-18升）大小的水滴的表面。“在该方法中，将超短激光脉冲与分散在液体油中的水滴进行重叠，而仅检测从界面处散射的光子，”Roke解释说，“这些光子具有入射光子的频率总和，因而具有不同的颜色。通过这些新生成的颜色，我们可以仅仅知道界面的结构。”

　　水滴的表面看起来比普通的水面要有序得多，已经可以与具有非常强的氢键相互作用的水分子的超冷却水（小于0°C的液态水）相比拟。在冰中，这些相互作用导致了在每个水分子周围形成一个稳定的四面体。令人惊讶的是，这种类型的结构甚至可以在室温下在液滴的表面发现——也就是是它通常出现的温度以上50°C。

　　本研究提供了对纳米水滴性质的宝贵洞察。“这些液滴的化学性质取决于水分子在表面上是如何组织的，所以了解那里究竟发生了什么真的很重要，”Roke解释说。进一步的研究可以瞄准加入了盐的水滴的表面性质，这是由疏水性环境包围着含盐水滴组成的海洋气溶胶的更逼真的模型。盐有可能会加强水网络也有可能会降低其强度。“或者，它可能什么也不做。由于这里所发现的这个令人惊讶的结果，我们只能推测，”Roke说。