神奇物理现象：加热粒子使其冻结

人们都知道加热使物质融化，冷却使物质冻结。可是近期一份研究却通过加热粒子的方式，使粒子成为结晶状态，停止加热，粒子则“融化”散开。

在激光照射的条件下，胶体颗粒开始形成特殊的结晶态。（Caciagli et al., Phys Rev. Lett.）

英国剑桥大学的研究者用水、聚苯乙烯，以及外面裹着一层DNA的小油滴的混合物进行实验，了解这种混合物在激光加热下的效果。

油滴在水中是悬浮的状态，一旦受热，粒子将从温度高的区域向温度低的区域运动。受热后油滴被水分子包围的边界，分子将产生振动，趋向于向低温区域流动。这也就是马伦哥尼效应，不同粒子在温度变化下表面张力梯度而造成的传质现象。

物理学家卡西亚利（Alessio Caciagli）和同事在直径约20～30微米的油滴外面，裹上带有大量单链DNA的聚合物。再把这些油滴与直径约半微米的聚苯乙烯颗粒混合。在DNA的作用下，聚苯乙烯颗粒被吸附在油滴上。因此，这种混合物悬浮在水中的时候，是一种松散的胶状体。

于是奇特的现象发生了。

当实验人员用激光照射这种胶状体的时候，聚苯乙烯升温5摄氏度左右，与周围的水形成温差梯度。按照马伦哥尼效应，塑料颗粒将导致胶状体散开。

可是在DNA单链网络的作用下，聚苯乙烯颗粒却互相更加靠近，与油滴聚集在一起。结果这些胶体颗粒形成一种特殊的结晶态。要让它们“融化”，只需要关闭激光。

研究者表示，这项研究显示了利用光线控制粒子的应用前景，比如可以利用激光的光学特性造出“热磁”，吸附悬浮物。

这份研究近期发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。