中科院力學所博士生王子千：液滴跳起“踢踏舞”

　　王子千是個身高一米八十多的壯小伙子，但干起活來卻比繡花還細。這個中科院力學研究所非線性力學國家重點實驗室納微系統力學與物理力學課題組的博士生花了兩年時間，給一滴水做了個容器。

　　好漢難過抽血關。在醫院，醫生常常需要抽取大量血液進行檢測，給患者帶來了不小的痛苦，檢測時間也相對較長。

　　隨著技術的發展，科學家已經能夠完成對微量血液樣品的生化分析。但問題是，在現實生活中，病人抽血和血液檢測往往不在一個地方，這就涉及到微量樣品的運輸和保存。

　　“樣品的蒸發與污染是生化檢測微型化過程中的重要問題。”王子千告訴《中國科學報》記者，“如果能為一滴血液樣品找到一個合適的容器，那么‘一滴血液的全面血液檢測’將更具可行性。”

　　尋找這樣一個容器，成了全球科學家競相追逐的熱點。目前，科學家已經實現了彈性薄膜在液滴表面張力作用下對于液滴的自發包覆過程，也就是毛細折疊現象或彈性毛細現象。但遺憾的是，這個過程只能完成對于液滴的包覆過程，還無法將包好的液滴釋放出來，很難將這項技術推向應用。

　　“如果這個容器不僅能把液滴包起來，還能隨時將其打開就好了。”在其導師、中科院力學所研究員趙亞溥的指導下，王子千開始了他的探索。

　　其實此前，趙亞溥領導的納微系統力學與物理力學課題組已經在電潤濕方面積累了七八年的研究經驗。所謂電潤濕，簡單而言就是通過施加電壓，改變液體與固體表面的潤濕性，從而控制液滴的行為。

　　既然電能控制液滴，是否也能控制包覆液滴的膜呢？在這一思路的帶動下，王子千等人進行了上百次實驗，終于在世界范圍內首次實現了電場控制下液滴的可控、可逆包覆與釋放，研究人員將這種現象命名為“電彈性毛細”。

　　在高速攝像機的幫助下，一幅奇特的畫面展現在人們眼前。在交流電場的驅動下，液滴與薄膜會發生周期性振動，薄膜有規律地打開、關上，就像液滴正在輕盈地跳踢踏舞一樣。

　　這一研究結果在線發表于《英國皇家學會會刊A》上之后，美國《科學》雜志主頁當日即對成果進行了報道，英國《新科學家》雜志網站還特意為實驗視頻配上了一段踢踏舞曲。

　　除了血液檢測，“電彈性毛細”在其他領域也有著廣闊的應用前景。比如在癌癥的治療中，患者將這種容器包覆下的藥物服入體內，然后輸運到癌細胞附近時，再將藥物釋放出去，從而實現精準治療。

　　文章發表后不久，趙亞溥研究員收到了國際電潤濕領域權威Frieder Mugele的一封信，信中表示這是一項非常“酷”的研究，并提出了進一步研究的建議。

　　但趙亞溥研究員知道，自己的實驗室取得今天這樣的成績著實不易。

　　“以前我們國家搞研究，對國外設備的依賴很大。造價昂貴不說，還受到各種限制。”趙亞溥對《中國科學報》記者說，“為什么我們不能研發自己的設備，實現自己的想法呢？”

　　那時候，王子千剛從北京大學微電子學系畢業，來到力學所攻讀碩士和博士學位。趙亞溥把他領到了一間實驗室，讓他根據學術需要豐富當前的實驗設備。

　　自主研發一臺世界上獨一無二的實驗設備談何容易，其中涉及到大量的交叉學科，都需要一點點去摸索。但幾年后，當王子千慢慢把這套設備建設起來時，他終于明白了老師的用意。

　　“自己做設備的好處是能‘按需研發’，我們所有的儀器都是開放式的，預留了各種接口。”王子千說，“比如我現在研究了電，將來還可以同時研究光、熱、磁對液滴的影響，都不用再買新儀器了。”

　　在中科院科研裝備研制項目與院重點部署項目的支持下，力學所自主開發建設了“跨尺度界面力學實驗研究平臺系統”，這套裝備可以實現從納米、微米尺度到宏觀尺度的時間、空間跨尺度研究，可大幅提高多尺度界面物理力學實驗研究能力，并對基礎理論、多尺度計算模擬方面的多學科交叉研究工作有很大的促進作用。

　　一批批像王子千這樣的年輕人也在這個平臺上成長了起來。袁泉子去年從趙亞溥課題組博士畢業并留在組里工作，2010年他關于電彈性毛細分子動力學模擬的研究成果以封面文章發表在美國《物理評論快報》上。“趙老師對我們的幫助很大，他在方向性問題上給我們把關，但同時又給我們最大的探索空間。”回想起導師的教誨，袁泉子說，“這些都是年輕人做科研最需要的。”