壁虎脚底宇宙奥秘！瑞典团队解锁自然粘合剂，全球材料学地震！

当尘埃顽固地附着于表面，或是壁虎在天花板上自如行走时，这些看似寻常的现象背后，实则由科学家常称的“自然界隐形粘合剂”所主导。

瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队近日开发出一种快速且简便的方法，用于探究维系物质最小构建单元相互作用的隐形力量。通过巧妙结合黄金、盐水与光线，他们构建出一个独特的可视化观测平台，将这些无形的力量转化为肉眼可见的色彩变幻。

该平台使得科学家得以测量并深入研究通常被称为“自然界隐形粘合剂”的微观作用力——正是这些力量在最小尺度上将物体紧密结合。当光线被“囚禁”于两片金箔之间时，研究人员可以清晰地观察到两种力量间的微妙平衡：一种力量试图使微小物体相互吸引，而另一种则致力于使其保持分离。

这种引力被称为卡西米尔效应，它促使金箔相互连接；而第二种力量——源于盐溶液的静电力，则形成抗衡，阻止金片完全粘连。当这两种力达到某种精妙的平衡时，便会启动自组装过程，由此产生的微观空腔为新的科学研究开辟了无限可能。

场景转至实验室，博士生米凯拉·霍斯科娃举起一个装满盐溶液的小玻璃容器，其中悬浮着数百万片微米级的金箔。她使用移液器，审慎地将混合液滴置于光学显微镜下的镀金玻璃板上。

金箔瞬间被表面吸引，却在完全附着前戛然而止，在金箔与金基板间形成了一道纳米级的间隙。

这些充满液体的微隙宛如微型的光腔，光线在其中来回反射，最终交织成可见的色彩。当卤素灯的光束穿透装置，光谱仪开始解析反射光时，不同的波长便清晰显现。

在连接的显示器上，金黄色的背景中闪烁着红绿相间的片状物，色彩随着力的波动而不断变幻。这一黄金平台，正在向人类揭示自然界隐形粘合剂的奥秘。

通过分析腔体中捕获的光线，研究团队能解析两种相互对抗的力——使金箔片相互吸引的引力与维持其分离的斥力——之间的平衡状态。

这种引力即卡西米尔效应，促使金箔片相互靠近并趋向表面；而盐溶液中产生的静电力则形成反作用力，阻止箔片完全粘附。当这些力达到平衡时，便会发生称为自组装的过程，形成使测量成为可能的空腔。

“纳米尺度的力影响着不同材料或结构的组装方式，但我们仍未完全理解支配这种复杂自组装的所有原理，”米凯拉·霍斯科娃表示，“若能彻底掌握这些原理，我们就能学会在纳米尺度上控制自组装。同时，我们也能洞悉相同原理如何在更大尺度上支配自然界，甚至揭示星系的形成机制。”

该新平台建立在物理系教授提穆尔·谢盖团队多年的研究积淀之上。四年前，该团队发现一对金箔可自组装形成谐振器。如今，他们将这一发现拓展为研究基本作用力的通用方法。

在此系统中，金箔片充当了微型的浮动传感器。研究人员指出，该方法在物理学、化学及材料科学领域均具有重要的应用价值。

“该方法使我们能够研究单个粒子的电荷及其间作用力。其他研究这些力的方法往往需要精密仪器，却无法提供粒子级别的信息，”研究负责人提穆尔·谢盖表示。

该平台还能帮助科学家深入理解颗粒在液体中的行为模式，包括其稳定性或聚结倾向。这些认知可优化药物在体内的传输路径，助力高效生物传感器的设计，并推动水过滤系统的改进。对于化妆品等日常产品而言，防止颗粒聚结同样至关重要。

“该平台能让我们研究基本作用力和材料特性，这表明它具有成为真正有前景的研究平台的潜力，”提穆尔·谢盖评价道。

在实验室里，霍斯科娃打开一个装有成品装置的小盒子。她用镊子将其放入显微镜中。两块薄玻璃板内置了检测自然界无形粘合剂所需的一切装置。

“最令我振奋的是测量过程本身如此优雅简洁。该方法仅基于金片运动与光物质相互作用，操作简便且高效。”米凯拉·霍斯科娃一边说着，一边放大观察金片，其瞬息变幻的色彩即刻揭示了作用力的状态。

将约10微米的金箔置于盐溶液中。当水滴接触镀金玻璃表面时，金片被吸附至滴面，形成100至200纳米级的纳米空腔。这种自组装现象源于两种力的平衡：可测量的量子效应卡西米尔力与盐溶液中带电表面间的静电力。

卤素灯照射至空腔内，光线被困其中并反射。光学显微镜与光谱仪将光分解为各波长成分，从而识别颜色。通过调节盐浓度并观察金片相对于表面的位移，研究人员可测量基础作用力。为防止蒸发，含金片的水滴被密封并覆盖第二块玻璃板。

该平台由查尔姆斯纳米制造实验室与查尔姆斯材料分析实验室联合开发。