陈小强和李友荣他们一起搞出了一个很有趣的实验,用一种叫苯并噻唑-螺吡喃衍生物BS1-SP的染料,让溶剂表面自己长出花纹。这个实验把“耗散结构”这个抽象的理论变成了看得见的东西。耗散结构理论说,远离平衡态的系统在和外界交换物质和能量时,遇到参数波动就会从无序变成有序。这个团队通过给溶剂加热,让它自己形成花纹,第一次在实验室里观察到耗散结构是怎么出现和变化的。他们还拍了照片,展示了BS1-SP对二氯甲烷表面温度场的成像过程和原理。实验还发现BS1-SP有一个很特别的功能,就是它可以当“温度相机”,把温度和流动信息都显示出来。 研究人员先在碟子里面用365纳米的紫外灯照了一下溶有BS1-SP的二氯甲烷溶液,就只照了一秒钟。结果,液面上瞬间出现了一些像虫子一样的绿色花纹。让人吃惊的是,这些绿色的花纹跟红外热像仪测得的温度场冷热点是完全对应的。原来开环态的BS1-MC聚集在低温区,把表面张力高的地方染成了绿色,就成了肉眼能看到的“温度指纹”。这个发现彻底改变了传统温度测量工具的思路。 为了验证他们的猜想,在玛瑙研钵里,他们故意在液面局部贴上一块冷源。结果发现“花瓣”中心瞬间移动了位置,这验证了理论模型是正确的。实验还发现不同挥发性卤代烷烃表面形成的“花瓣”数量跟溶剂的物性有简单关系。这个公式把微观分子行为和宏观花纹形态用定量方程连起来了。这个研究不仅让老染料焕发新春还有三大突破:把光致变色染料拉进流体热动力学领域;发明新“温度相机”,分辨率比传统红外热像仪高多了;揭示动态自组装机制。这个工作不仅好看,还带来了很多实际应用的可能。 论文被选为美国化学会期刊Journal of the American Chemical Society的封面故事发表。(期刊缩写DOI: 10.1021/jacs.0c09460)论文标题叫Photostimulated Spiropyran for Instantaneous Visualization of Thermal Field Distribution and Flow Pattern。作者包括Yahui Chen、Yefei Liu、Sheng Lu、Shuang Ye、Hao Gu、Jian Qiang、Yourong Li和Xiaoqiang Chen。