蓮花效應有助於以光移動水滴

蓮花效應有助於以光移動水滴

　美國亞歷桑那州立大學的科學家藉由將奈米線(nanowire)覆蓋在表面上，首度成功地僅憑紫外光照射就能移動水滴。這項技術未來可望應用在微流(microfluidic)元件上，或許將有助於藥物輸送等應用。

　　該研究小組先在矽表面上隨意沉積了直徑20-50奈米的矽奈米線，然後在奈米線上覆蓋單分子層光致色變(photochromic)的spiropyran分子，這種有機分子在照射紫外光之前是拒水性的。事實上，荷葉也是利用類似的效應來趕走水滴──葉面上覆蓋了直徑約1奈米的拒水性蠟質結晶行(參見奈米小辭典蓮花效應)。

　　位於表面的水珠如果往前的接觸角(contact angle)大於後退的接觸角，水珠就會向前移動。以波長366奈米的紫外光照射，能讓spiropyran分子轉變成親水性，接觸角因而降低。在平滑表面上，這個降幅為12°，尚不能使水珠移動，因為在光滑表面上，可見光的照射所引起的前後接觸角差值變化(contact angle hysteresis)可達37°。相形之下，在奈米線的表面，接觸角差值變化只有17°，而紫外光造成的降幅為23°，幾乎是光滑平面的兩倍。這兩個因素相加的結果，造成前進的接觸角變大而後退的接觸角變小，於是水珠會朝向紫外光源移動。

　　以波長450-550奈米的可見光照射，能使spiropyran分子恢復拒水性，因此上述過程是可逆的。以光來移動分子使科學家得以免除使用電場、氣泡或微機械幫浦，前兩者可能會使樣品變質，後者則既昂貴又不易修理。研究人員表示，這項發現為流體運動的強化及電濕潤(electrowetting)/熱濕潤(thermowetting)微流系統的控制，指出了一個條方向。詳見近期的Journal of Physical Chemistry B。