异性相吸？不是在发现物理基本规则漏洞的新实验中

人们发现，由于新发现的“电溶剂化力”，带同性电荷的物体会聚集在一起，而异性电荷则相互排斥。

科学家们观察到，同种电荷在长距离内相互吸引，这显然与物理学的基本原理相矛盾。 

“异性相吸，同性电荷相斥”由法国物理学家查尔斯-奥古斯丁·德库仑在 18 世纪首次提出，现已成为一个熟悉的习语，甚至由 Paula Abdul 重新阐述。 

现在，3 月 1 日发表在《自然纳米技术》杂志上的新研究使这一情况变得更加复杂。一组研究人员发现，在某些液体中，情况恰恰相反：带同电的粒子相互吸引。

研究人员在论文中写道：“由于真空中的同电荷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，因此溶液中的同电荷粒子也必须单调排斥。” 。

为了验证这一假设，研究人员将带电二氧化硅微粒（宽度仅为 0.0002 英寸或 5 微米，仅为人类头发宽度的一小部分）放入水或两种酒精中的一种中。通过用显微镜跟踪电荷，研究小组确定，在水中，带正电的粒子根据库仑定律相互推开。

但带负电的粒子表现完全不同：它们聚集成微小的六边形结构。当水呈弱酸性时（pH 值范围在 5 到 6.5 之间，或者与咖啡或牛奶的酸性差不多），这种效应就会发生，而在这个范围之外就会消失。

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当带正电的颗粒放入乙醇或异丙醇中时，会产生相反的效果：正电荷相互吸引，负电荷相互排斥。

为了解释这种奇怪的行为，研究人员求助于他们开发的一种理论，该理论将水建模为分子而不是连续介质。

“我们的[标准]方程是连续体方程——它们不尊重连续体的颗粒性质，”主要作者、牛津大学物理化学教授马达维·克里希南 (Madhavi Krishnan) 告诉《生活科学》。 “它在大多数情况下都工作得很好，除非它不起作用。”

通过将水分子建模为微小的电磁偶极子（氧原子带有轻微的负电荷，氢原子周围带有正电荷），研究人员发现，负氧和负二氧化硅颗粒之间的相互作用产生了“电溶剂化力” 。

当质子“跳跃”到二氧化硅颗粒上以减少其总体负电荷后，这种力会降低系统中的总体能量，并且当溶液中的质子能够转换其位置时，它会在不同的 pH 范围内发生。

克里希南说：“你需要处于质子想要跳跃的 pH 范围内。”

研究小组发现，在酒精中，分子偶极子是倒置的，导致正电荷之间可以感受到力。

既然效果已经得到证实，研究人员将利用它来更好地了解生物分子凝聚物，生物分子凝聚物是一种细胞器，可以分离细胞内容物的相，其工作原理对于了解疾病至关重要。

“如果基本原理不相似，我会感到震惊，”克里希南说。 “如果我们能够为理解这类问题做出贡献，那么我认为我们已经添加了一个非常重要的概念，因为这种现象甚至预计与人类疾病相关。”