▲超洁净冰柱（左）与融化后形成的液滴（右）。
在自然界中不存在真正完全洁净的表面。仅仅与普通空气接触，就足以让材料“蒙上”薄薄的分子层。这种“分子污垢”可以显著改变材料的性质，但对其本身的研究却很难。研究人员推测，这种“分子污垢”可能是水分子。据《科学》杂志8月24日刊登的论文报道，为了验证这一假设，奥地利维也纳技术大学（TU Wien）提出了一种新的研究方法：在真空中制造超纯冰，然后将融化后的水滴应用于二氧化钛表面研究。通过这种方法，研究人员发现，改变二氧化钛表面性能的“污垢”是由两种酸（乙酸和甲酸）构成的单分子层。这一结果非常令人吃惊——空气中只有微量的甲酸和乙酸存在。
二氧化钛是一种储量丰富的矿物，在自清洁表面技术等方面有广泛应用。例如，在镜子表面添加二氧化钛薄层，可防止其在潮湿的空气中雾化。有科学家曾利用显微镜观察到，二氧化钛表面与水接触时，会附着上一种未知分子。有人认为这是一种新型水冰或苏打水（空气中的二氧化碳与水结合而成）。然而，TU Wien研究人员的发现证实，这种未知分子是甲酸和乙酸。乌尔里克?戴博德（Ulrike Diebold）说：“为了排除杂质干扰，实验必须在真空中进行。我们必须制造出一种未与空气接触过的最洁净水滴，然后将其滴到经严格的原子级净化处理的二氧化钛表面进行观测。但这个任务很艰巨，因为水在真空中的蒸发速度实在太快了。”为了解决这一难题，研究人员设计了一款名为“冰手指”的装置。超纯水在冰手指的“指尖”结冰，形成超纯冰柱，当冰柱融化，超纯水滴就可以滴落到下方的二氧化钛表面。
随后，科学家通过高能显微镜观察了二氧化钛表面。他们发现，滴在二氧化钛表面的不论是超纯水还是苏打水，均未发现“分子污垢”。因此，这种未知分子肯定不是来自水或二氧化碳。只有当二氧化钛样品接触空气时，分子污垢才会“现身”。研究人员进行化学分析后确定，分子污垢是甲酸和乙酸。戴博德总结说：“超纯水实验告诉我们，在进行这类实验时必须非常谨慎。即使是空气中微不足道的物质，也可能会对实验结果产生决定性影响。”
编译：雷鑫宇 审稿：三水
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