在自然科学领域,如何直接观测远离平衡态的耗散结构形成过程,长期以来都是学界关注的基础难题。受辐射测温机理限制,传统红外测温难以同时捕捉温度场与流体运动之间的耦合关系,这也限制了人们对晶体生长、液滴蒸发等相变过程的继续理解。南京工业大学陈小强教授团队与重庆大学李友荣教授团队将光致变色染料引入流体动力学研究。实验显示,含苯并噻唑-螺吡喃衍生物的二氯甲烷溶液在紫外光激发下,液面会自发出现与温度场一一对应的绿色“蠕虫”状纹路。借助这种分子开关特性,染料可作为“表面张力探针”,空间分辨率相比传统手段提升约一个数量级。
从“看不见的温差与对流”到“可读的斑图与轨迹”,这项研究让非平衡热力学中的耗散结构从理论推演走向可视化证据;它也提示人们:在开放系统中,秩序并非静止存在,而是在边界条件约束下,由能量与物质流动自发形成。下一步的关键,是在更复杂、更接近真实工程环境的体系中,实现稳定识别与精准调控,从而推动基础发现走向可用的工程能力。