在正确的解决方案中，同性电荷可以与异性电荷相吸

也许并不奇怪，当你添加酒精时，事情会变得更加奇怪。

具有相同电荷的粒子应该相互排斥，但在正确的解决方案中，它们可以相互吸引，形成六边形簇，如下图所示。

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化学家表明，异性电荷相吸、同性电荷相斥的原理也有一些例外，这使得物理基本定律变得复杂化。没有什么比战胜物理学家更让化学家高兴的了，因此这一发现一定会因为这个原因而引起极大的喜悦，而且也可能具有重大的生物学意义。

异性相吸、异性相斥的观察结果已经从静电学和磁学中找到了出路。应用于人类互动中，它是如此熟悉，我们唱歌。然而，我们知道，对于心理学来说，这些模式在很大程度上取决于环境，事实证明在分子水平上也是如此。

牛津大学教授领导的一个研究小组表示：“由于真空中的带同性电荷的物体无论其所带电荷的符号是正还是负，预计都会相互排斥，因此溶液中的同性带电粒子也必须单调排斥。”马达维·克里希南写道。然而，他们已经证明这是错误的。

在克里希南的指导下，两名研究生发现带负电的颗粒可以在低浓度盐的微酸性水中相互吸引。

更奇怪的是，带正电的粒子会继续相互排斥，至少在你把它们喝醉之前是这样。一旦将电荷放入酒精溶液中，正电荷就会表现出长距离吸引力，而负电荷则恢复正常的排斥力。

Krishnan 及其同事将电荷沉积在 5 微米（0.0002 英寸）宽的二氧化硅微粒上，并将它们悬浮在水或两种酒精中。根据 19 世纪确立的定律，静电斥力会将相同电荷的粒子推开。尽管如此，水中带负电的二氧化硅颗粒仍会形成六方簇，但当水的 pH 值超出狭窄范围（约 5-6.5）时，这种效应就会消失。这些簇内部有空隙，证明即使不直接接触也能产生吸引力。无论是乙醇还是异丙醇，都是带负电的颗粒聚集在一起。 

他们称之为“电溶剂化力”的其他东西超越了正常的排斥力，但仅限于正确的液体。

我们知道电斥力是可以克服的，否则原子核中就不能有多个质子。然而，使大原子核成为可能的强力仅在 10-15 米的尺度上起作用。范德瓦尔斯力因允许壁虎附着在天花板上而闻名，它的作用范围比强力力大得多，但在本文研究的范围内它仍然太弱而无法产生作用。

尽管这种效果很大程度上取决于电荷分布的液体，但粒子本身似乎并不重要，只要它们带有电荷即可。研究小组在涂有多肽和聚电解质的表面上重复了他们的结果，甚至通过连续将颗粒涂在带有正电荷或负电荷的层中来逆转效果。

像这样的实验很少是凭空而来：很难获得资金来研究你没有理由相信会发生的事情。作者指出，“几十年来，关于从纳米到微米尺度的带电粒子之间的吸引力的一致报道”。许多理论研究试图解释这些观察结果，但没有完全成功。

之前的例子涉及更复杂的材料——包括生命的组成部分核酸。牛津大学团队力求简化，这样应该更容易找到原因。他们在之前的一篇论文中预测，溶剂“可以对两个接近的带电荷物体的总相互作用自由能做出重大贡献”，这可能足以使相同的电荷相互吸引。现在他们有了证据。

二氧化硅微粒聚集本身可能并不重要，但作者指出，据报道，携带净负电荷的蛋白质会聚集在一起，可能是由相同的效应驱动的。作者甚至认为，这里看到的聚集和自组装可能与激发第一个生命的分子聚集有关。

第一作者王思达在一份声明中说：“即使我已经看过一千次了，但看到这些粒子相互吸引仍然很有趣。 ” 

该研究已在《自然纳米技术》上公开发表。