最近，小紅書上一個(gè)帖子引發(fā)了數(shù)百萬人的圍觀。帖子內(nèi)容如下：

評(píng)論區(qū)里，大家紛紛求手機(jī)壁紙，還有不少美術(shù)生祈禱千萬別被老師看見，以免這美景被老師當(dāng)作寫生素材。無論是當(dāng)壁紙還是當(dāng)素材，一切只因李子太美。不過，還有比李子更美的，那就是銀杏“果”（銀杏屬于裸子植物，嚴(yán)格來說沒果實(shí)）。

除了銀杏果，銀杏葉子灑上水后，顏值也不輸給荷葉滾珠。

原來，李子、銀杏果、銀杏葉的外皮上，都有沉積蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)，遇水后能產(chǎn)生奇妙景象的原因，就在于這種結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)出的拒水性，也就是超疏水效應(yīng)。超疏水性果實(shí)還有一個(gè)經(jīng)典例子是藍(lán)莓，植物界藍(lán)色果實(shí)的植物很少，藍(lán)莓也是因?yàn)楸砥そY(jié)構(gòu)才呈現(xiàn)出藍(lán)色的。地球生物體作為“固體”，時(shí)刻與氣態(tài)、液態(tài)環(huán)境發(fā)生物理相互作用，其中超疏水效應(yīng)是很常見的現(xiàn)象。我們星球上大約存在著2.5億平方千米的超疏水植物表面。除了植物，很多動(dòng)物也很好地利用了這一原理。比如主要在水面活動(dòng)的水黽（屬于黽蝽科），它之所以能輕盈地穿過水面，而不被表面張力困住，除了靠它那迷人大長腿外，還需要超疏水性“腿毛”的加持。

而需要潛入水下捕食的劃蝽（屬于劃蝽科），全身布滿超疏水的毛，在水中不僅自帶美顏，更重要的是形成的氣膜就相當(dāng)于自帶氧氣包，可以很好地輔助呼吸。

啥是超疏水效應(yīng)？

我們都知道，水和油互不相溶。看起來似乎是水排斥油，但實(shí)際上油分子和水分子之間是相互吸引的，只不過這種吸引力遠(yuǎn)不如水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)作用力強(qiáng)。

我們可以這樣理解，水分子為了彼此在一起，“排擠”油分子，迫使油分子聚集到一塊。這種由水引發(fā)的油分子之間的吸引力被稱為疏水相互作用。至于疏水程度，是由液體 - 蒸汽界面與固體表面之間形成的接觸角決定的。接觸角大于150°的表面，就被稱為超疏水表面。

在日常生活中，我們經(jīng)常會(huì)看到水滴在煎鍋上滾動(dòng)，其實(shí)這也是利用了疏水性涂層，其中最經(jīng)典的材料是特氟龍（Teflon）。特氟龍的接觸角約為105°，和很多動(dòng)植物表皮的疏水能力相比，還是有差距的。

在自然界，植物主要通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)超疏水性，一種是像本文開頭提到的李子、葡萄、銀杏等外種皮上脂肪酸的衍生物——也就是蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)，還有一種是毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)。

疏水性為什么導(dǎo)致水中果變透明甚至發(fā)光？

李子、葡萄等放入水中變透明，其實(shí)是經(jīng)典的物理光學(xué)現(xiàn)象。這些果子表面布滿了蠟質(zhì)結(jié)構(gòu)或者微小突起，疏水效應(yīng)使得水被迫“架”在了這些小結(jié)構(gòu)的頂端。這樣，在水的下方和果子真實(shí)的表皮上方之間，就困住了一層非常薄的空氣。

當(dāng)光穿過水到達(dá)這層空氣時(shí)，就涉及到一個(gè)基本概念——折射率，折射率是衡量光線穿過某種物質(zhì)時(shí)“彎曲程度”的指標(biāo)?？諝獾恼凵渎史浅５停ń咏?），而水的折射率約為1.33，高于空氣。因?yàn)檎凵渎什顒e很大，光線在這個(gè)水 - 空氣的界面上會(huì)再次折射，同時(shí)，空氣層本身的厚度和結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致光線發(fā)生散射。這種在水 - 空氣界面發(fā)生的綜合效果，覆蓋了果子表皮本身的顏色。最終進(jìn)入我們眼睛的，主要是各種波長的白光，看起來就像一層均勻、閃亮的銀白色或灰白色薄膜覆蓋在果子表面。

銀杏為啥顯得特別銀亮？

銀杏葉和銀杏果外表皮脂類的濃度很高，也就是特別“油”，這使得其蠟質(zhì)層上的結(jié)晶體呈管狀疊加狀態(tài)。

這種緊密排列的晶體結(jié)構(gòu)，比普通果實(shí)的絨毛或顆粒狀蠟晶更規(guī)則、密度更高，能鎖住更厚的空氣層。其平整晶體表面像微型鏡片，疊加光干涉效應(yīng)，增強(qiáng)藍(lán)紫光反射，就會(huì)形成冷調(diào)銀光。銀杏作為現(xiàn)存最古老的樹種之一，常被稱為“活化石”。其超疏水性或許是其祖先在侏羅紀(jì)氣候影響下，演化出的一種持續(xù)適應(yīng)性狀。

參考資料

[1]https://www.nature.com/articles/417491a

[2]https://naturesraincoats.com/hydrophobic-and-superhydrophobic-surfaces/

[3]https://www.researchgate.net/publication/281650334_Plant_cuticular_waxes_A_review_on_functions_composition_biosyntheses_mechanism_and_transportation

[4]https://www.mdpi.com/2079-4991/12/1/44

本文來自微信公眾號(hào)“把科學(xué)帶回家”（ID：steamforkids），作者：烏其多，審校：河邊的卡西莫多 ，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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