巴西果登“顶”之谜

李青　朱崇恺　朱崇恺

将大小不同的坚果放进一个大的透明容器中，然后不停地摇晃，我们会发现，个头大的坚果会浮到容器的上面，个头中等的坚果会在中间，而小粒的坚果会沉到底部。为什么大小不一的坚果不能均匀分布？这是因为“巴西果效应”。那么它是怎么发生的呢？

英国曼彻斯特大学的科学家将混装巴西果和花生的盒子放进电子计算机断层扫描仪，扫描它的运动轨迹，将其制作成三维的录像片后发现，晃动盒子时，坚果会相互碰撞，巴西果渐渐地竖立起来，为花生提供了向下滚动的空间。最终，花生滚到底部，而巴西果被花生推到了顶部。

产生这种现象有三个原因：一是渗透作用，当摇晃或旋转容器时会发生相应滚动，较小的颗粒会渗透到较大颗粒之中，大颗粒则会向上移动; 二是浮力作用，密度较大的颗粒下沉，而密度较小的颗粒会浮到顶部;三是颗粒对流，搖晃或振动会产生流体对流的循环模式。每个颗粒都会循环上下交替。由于颗粒间的缝隙很小，较大的颗粒到达顶部后就无法再到达底部。

大颗坚果浮在容器上面

“巴西果效应”对应用科学有着重要的意义。它不仅开启了利用三维跟踪的方法分析和研究混合物的分离、建立预测模型，还帮助设计出混合分离设备，有助于混合食品和药品、分离矿物质等。

受藤壶和贻贝启发的水下胶水

贻贝和藤壶的分泌物都由蛋白质组成，其一是氨基酸链折叠成的B折叠，可以与聚合物中的下一个蛋白质或由聚合物长丝形成强氢键。另一种是铁复合物，可增强β折叠的凝聚力。

美国塔夫茨大学的工程师们利用其特征，制作了一款能在水下或者干燥的环境下使用的胶水。它更为坚固，材料成分无毒，很大程度避免了合成或使用挥发性溶剂。

研究人员从蚕茧中提取丝素蛋白。丝素蛋白具有藤壶胶结蛋白的形状和黏合的特性，包括形成大片B折叠的能力。从中还添加了聚多巴胺，可以沿其长度交联丝素蛋白。之后加入氯化铁固化黏合剂提高胶水的黏合强度，确保丝素蛋白之间的结合。最后得到的黏合剂可以达到2.4兆帕的強度，即每平方厘米约24.47千克。

使用仿生胶水制作的飞机模型

远程检测生命特征

近日，科学家们首次成功地从数千米高度飞行的直升机上探测到生物体的关键分子特性，而这可能成为探测外星生命之路上的又一个里程碑。

左手和右手看似是完美的镜像，但并不完全相同，这种特性称为“手性”。生物体细胞中大多数分子都是“手性”的，而且几乎是全“左手”或全“右手”，即同“手性”。

当光被生物物质反射时，光的部分电磁波将以顺时针或逆时针螺旋传播。这种现象称为圆极化，是由同“手性”引起的。但测量圆极化的信号有一定的挑战性，因为其信号十分微弱，占普通反射光线的不到1%。瑞士伯尔尼大学的研究团队开发了分光偏振计，由配备特殊镜头和接收器的相机组成，能将圆偏振光与其余光分开。在直升机上，该设备能探测草地或森林中生物体的极化信号。

搭载在直升机上的圆偏振光检测设备