水往低處流再自然不過(guò)了。而在自然界中，樹(shù)木可以通過(guò)毛細(xì)作用對(duì)抗地球引力，把大量的水從樹(shù)根汲取到離地幾十米高的枝葉中。現(xiàn)在，科學(xué)家也做到了讓水往高處流，而且其速度之快，足以讓大自然中的樹(shù)木嫉妒。

　　飛秒激光改變金屬表層

　　據(jù)近期《每日科學(xué)》網(wǎng)站報(bào)道，美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的光學(xué)副教授郭春雷(音譯)利用飛秒激光加工技術(shù)制成的金屬薄板，可有效控制液體流向，促使液體流向高處。他即將發(fā)表在《應(yīng)用物理快報(bào)》上的論文稱，這一技術(shù)在醫(yī)療診斷、計(jì)算機(jī)處理器冷卻以及金屬“抗菌”等方面具有不可估量的價(jià)值。

　　郭春雷和他的助手阿納托里·沃羅貝耶夫，采用超高速激光來(lái)改變金屬表層，在金屬表層形成納米級(jí)的凹點(diǎn)、凹線。這種超高速激光被稱為飛秒激光，可產(chǎn)生僅持續(xù)幾飛秒時(shí)長(zhǎng)的脈沖。一飛秒等于千萬(wàn)億分之一秒，一飛秒相對(duì)于一秒來(lái)說(shuō)，就如同一秒對(duì)應(yīng)3200萬(wàn)年。郭春雷稱，在這短瞬即逝的爆發(fā)過(guò)程中，激光所釋放的能量都聚集在一個(gè)針尖大小的點(diǎn)上。

　　這種金屬表面的吸水過(guò)程(每秒速度達(dá)1厘米)有些像用紙巾吸取溢出的牛奶，或者是葡萄酒杯中形成“酒淚”(因酒精氣化而在酒杯內(nèi)結(jié)成的露珠)，通過(guò)分子間的相互吸引和蒸發(fā)來(lái)促使液體移動(dòng)，對(duì)抗地球引力。通過(guò)飛秒激光加工制成的納米結(jié)構(gòu)改變了液體分子與金屬分子相互作用的方式，使它們能夠或多或少地互相吸引，這取決于所設(shè)置的結(jié)構(gòu)狀況。在某一尺度上，相比于液體分子之間的相互依附，金屬納米結(jié)構(gòu)會(huì)更易于與液體分子黏合，使液體快速散布于金屬表面。在液體擴(kuò)散時(shí)，會(huì)受到蒸發(fā)作用影響，分子相互作用的過(guò)程便形成了金屬的快速吸水效果。如在金屬表面加上激光蝕刻的溝槽，則會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)液體的控制能力。

　　新技術(shù)可制造微芯片

　　郭春雷小組已經(jīng)能夠改變幾乎任何一塊金屬的表面結(jié)構(gòu)，從而能夠控制液體的反應(yīng)，甚至可以控制液體的流向，或是決定是否讓液體流動(dòng)。

　　郭春雷說(shuō)：“想象一下，把一個(gè)巨大的水路系統(tǒng)縮小到微芯片上，就猶如在微處理器上印制電路。我們可以用極微量的液體進(jìn)行化學(xué)或生物學(xué)研究。有了這樣的微系統(tǒng)，就可以使血液能精確地沿著某一個(gè)路徑到達(dá)傳感器。皮膚上的一個(gè)劃傷可能就含有足夠多的細(xì)胞用來(lái)進(jìn)行微量分析，病人不用再擔(dān)心護(hù)士抽取整管的血液用于測(cè)試。”

　　目前加工9英寸大小的金屬片要耗費(fèi)30分鐘或更多時(shí)間。研究小組正在努力提高技術(shù)水平，提升加工速度。盡管飛秒激光具有難以置信的強(qiáng)度，卻可以靠日常電源提供動(dòng)力。這意味著，一旦工藝水平提升，加工精度提高后，實(shí)施起來(lái)應(yīng)該是相對(duì)簡(jiǎn)單的。

　　該報(bào)道稱，郭春雷的研究小組還加工出了“抗菌金屬”，這是一種表層具有疏水性的金屬(在化學(xué)里，疏水性指的是一個(gè)分子，即疏水物，與水互相排斥的物理性質(zhì))，能夠減少水分子和金屬分子之間的吸引力。由于大多數(shù)細(xì)菌都含有水分，所以它們無(wú)法在一個(gè)疏水性金屬表面生長(zhǎng)。

　　在美國(guó)空軍科學(xué)研究辦公室和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助下，2006年，郭春雷帶領(lǐng)的研究小組使用飛秒激光技術(shù)制造出幾乎不反射光線的納米結(jié)構(gòu)金屬；2008年，他們制造出可反射特定波長(zhǎng)的納米結(jié)構(gòu)金屬，可將金屬“染”成任何想要的顏色。郭春雷還在6月的《物理評(píng)論通訊》中宣稱，其利用飛秒激光加工技術(shù)制造出的節(jié)能白熾燈泡，耗能僅為普通白熾燈的一半。