瑞典科学家利用黄金与光线让宇宙“隐形粘合剂”现形

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员近日取得了一项突破性进展，他们开发出一种简单而高效的新方法，成功将维系宇宙微观物质的“隐形力量”转化为肉眼可见的色彩。这项研究利用金箔碎片、盐水和光线构建了一个独特的观测平台，让科学家能够直观地研究被称为“自然界隐形粘合剂”的微观力场。

该成果不仅为探索物质在极小尺度下的自组装原理提供了新窗口，更有望在医学、材料科学及生物传感器等领域催生新的应用。

在微观世界中，灰尘吸附于表面或壁虎在天花板上行走，都归功于这种无处不在却难以捉摸的结合力。查尔姆斯理工大学物理系的研究团队通过巧妙的实验设计，将这种抽象的物理作用力可视化。实验的核心在于一种特殊的“自组装”过程：当微米级的金箔碎片被置于盐溶液中并滴在覆金玻璃板上时，两种截然相反的力会展开博弈。一种是试图将物体拉近的量子力学现象——卡西米尔效应（Casimir effect）；另一种则是盐溶液中产生的静电力，它阻止物体完全粘连。当这两种力达到微妙的平衡时，金箔碎片会悬浮在距离基底约100至200纳米的位置，形成极其微小的液态空腔。

这些纳米级的间隙就像微型的“光室”或谐振器。当卤素灯的光线照射到这些充满液体的空腔时，光波在其中来回反射并发生干涉，从而产生特定的颜色。通过光学显微镜和光谱仪的观察，研究人员可以在显示器上清晰地看到金箔碎片在金黄色的背景中闪烁着红色或绿色的光芒。这些颜色的变化直接对应着金箔与基底之间距离的改变，从而实时揭示了微观力场的动态平衡。

该论文的第一作者、博士生Michaela Hošková形象地描述道：“我们所看到的正是自然界基本力之间的相互作用。在这个平台上，我们无需人为干预，只需观察金箔的自然运动，就能测量和研究这些‘自然界的胶水’。”她指出，如果人类能完全掌握这些控制微观物质自组装的法则，不仅能实现纳米尺度的精准操控，甚至有助于理解星系形成等宏观宇宙现象背后的共通原理。

这项技术是该校Timur Shegai教授团队多年研究的结晶。四年前，该团队曾证实成对的金箔碎片可以形成自组装谐振器，如今他们将这一发现扩展为一种广泛适用的基础力学研究方法。Shegai教授表示，金箔碎片在此系统中充当了微型浮动传感器，使研究人员能够测量单个粒子的电荷及其相互作用力。相比于通常需要昂贵复杂设备才能进行的微观力学研究，这种新方法以其简便性和高精度脱颖而出，能够提供传统手段难以企及的颗粒级信息。

该平台的应用前景十分广阔。在医学领域，它有助于科学家更好地理解药物颗粒在体液中的行为，例如它们是保持稳定还是倾向于结块，这对改进药物输送系统至关重要。此外，这项技术还可用于设计更灵敏的生物传感器、优化水过滤系统，甚至提升化妆品等日常产品的稳定性。

这项名为“卡西米尔自组装：液体中纳米尺度表面相互作用的测量平台”的研究成果已于2026年2月13日发表在权威期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究团队相信，这种仅依靠金箔运动和光与物质相互作用的观测方法，以其极简的美感和强大的功能，将成为未来微观物理与化学研究的重要工具 。