浮空的绝招：科学家们进行“非接触式”化学反应

长期以来，悬浮是魔术和电影的主要内容。但是在实验室里，这绝非易事。科学家们可以使液滴悬浮，尽管将它们混合并观察反应一直具有挑战性。但是，回报可能会很大，因为它可以使研究人员进行无接触实验，而无需任何可能影响结果的容器或处理。现在，一个由ACS分析化学报告的团队已经开发出一种方法来做到这一点。

科学家已经制造出使小物体悬浮的装置，但是大多数方法都要求该物体具有某些物理特性，例如电荷或磁力。相比之下，使用声波将物体悬浮在气体中的声悬浮并不依赖于这种特性。然而，用于声悬浮和混合单个颗粒或液滴的现有设备是复杂的，并且随着发生化学反应，难以从它们获得测量结果。斯蒂芬·布罗顿（Stephen Brotton）和拉尔夫·凯瑟（Ralf Kaiser）希望开发一种通用的技术，以无接触方式控制两个化学上不同的液滴，并通过一组探针跟踪液滴合并后的反应。

悬浮的酸性和碱性溶液液滴（左）合并为较大的液滴（右），其中二氧化碳气泡是反应产物。

该小组制造了一个声学悬浮器，并在其中悬浮了两个液滴，一个在另一个之上。然后，他们通过改变声波的振幅使上层液滴振荡。振荡的上部液滴与下部液滴合并，并且通过红外，拉曼和紫外可见光谱法监测所得的化学反应。研究人员通过组合不同的液滴对这项技术进行了测试。例如，在一个实验中，他们将一种离子液体与硝酸融化，引起微小爆炸。研究人员说，这种新的悬浮方法可以帮助科学家研究诸如材料科学，药物化学和行星科学等领域的许多不同类型的化学反应。

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参考：Stephen J.Brotton和Ralf I.Kaiser的“通过非接触操纵和液滴在声悬浮器中的融合控制化学”，2020年6月1日，分析化学。DOI：
10.1021 / acs.analchem.0c00929

作者承认来自海军研究办公室的资助。