瑞典科學家利用黃金與光線讓宇宙“隱形粘合劑”現形

瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員近日取得了一項突破性進展，他們開發出一種簡單而高效的新方法，成功將維系宇宙微觀物質的“隱形力量”轉化為肉眼可見的色彩。這項研究利用金箔碎片、鹽水和光線構建了一個獨特的觀測平臺，讓科學家能夠直觀地研究被稱為“自然界隱形粘合劑”的微觀力場。

該成果不僅為探索物質在極小尺度下的自組裝原理提供了新窗口，更有望在醫學、材料科學及生物傳感器等領域催生新的應用。

在微觀世界中，灰塵吸附于表面或壁虎在天花板上行走，都歸功于這種無處不在卻難以捉摸的結合力。查爾姆斯理工大學物理系的研究團隊通過巧妙的實驗設計，將這種抽象的物理作用力可視化。實驗的核心在于一種特殊的“自組裝”過程：當微米級的金箔碎片被置于鹽溶液中并滴在覆金玻璃板上時，兩種截然相反的力會展開博弈。一種是試圖將物體拉近的量子力學現象——卡西米爾效應（Casimir effect）；另一種則是鹽溶液中產生的靜電力，它阻止物體完全粘連。當這兩種力達到微妙的平衡時，金箔碎片會懸浮在距離基底約100至200納米的位置，形成極其微小的液態空腔。

這些納米級的間隙就像微型的“光室”或諧振器。當鹵素燈的光線照射到這些充滿液體的空腔時，光波在其中來回反射并發生干涉，從而產生特定的顏色。通過光學顯微鏡和光譜儀的觀察，研究人員可以在顯示器上清晰地看到金箔碎片在金黃色的背景中閃爍著紅色或綠色的光芒。這些顏色的變化直接對應著金箔與基底之間距離的改變，從而實時揭示了微觀力場的動態平衡。

該論文的第一作者、博士生Michaela Ho?ková形象地描述道：“我們所看到的正是自然界基本力之間的相互作用。在這個平臺上，我們無需人為干預，只需觀察金箔的自然運動，就能測量和研究這些‘自然界的膠水’。”她指出，如果人類能完全掌握這些控制微觀物質自組裝的法則，不僅能實現納米尺度的精準操控，甚至有助于理解星系形成等宏觀宇宙現象背后的共通原理。

這項技術是該校Timur Shegai教授團隊多年研究的結晶。四年前，該團隊曾證實成對的金箔碎片可以形成自組裝諧振器，如今他們將這一發現擴展為一種廣泛適用的基礎力學研究方法。Shegai教授表示，金箔碎片在此系統中充當了微型浮動傳感器，使研究人員能夠測量單個粒子的電荷及其相互作用力。相比于通常需要昂貴復雜設備才能進行的微觀力學研究，這種新方法以其簡便性和高精度脫穎而出，能夠提供傳統手段難以企及的顆粒級信息。

該平臺的應用前景十分廣闊。在醫學領域，它有助于科學家更好地理解藥物顆粒在體液中的行為，例如它們是保持穩定還是傾向于結塊，這對改進藥物輸送系統至關重要。此外，這項技術還可用于設計更靈敏的生物傳感器、優化水過濾系統，甚至提升化妝品等日常產品的穩定性。

這項名為“卡西米爾自組裝：液體中納米尺度表面相互作用的測量平臺”的研究成果已于2026年2月13日發表在權威期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究團隊相信，這種僅依靠金箔運動和光與物質相互作用的觀測方法，以其極簡的美感和強大的功能，將成為未來微觀物理與化學研究的重要工具 。