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【科学美图】实验室里有惊喜

在单调的日常工作中,科学家们也没忘了寻找美景与乐趣。化学试验室里,就藏着不少小小的惊喜。《化学化工新闻》(C&EN)是美国化学学会发行的一份周刊,在C&EN 创办的博客“Chemistry in Picture”中,收集了世界各地化学研究者用相机记录下的化学之美与趣味瞬间,这一期的科学美图就来自这里。

蓝色星球

一颗迷人的蓝色星球?这其实是在圆底烧瓶中生长的一种萘酚衍生物结晶(7-溴-2-萘酚)。这是一种荧光物质,在紫外光的激发下,结晶发出的蓝色荧光照亮了圆底烧瓶,宛如暗夜中的星球。

研究者们对这种物质很感兴趣,但这并不是因为它好看的颜色。研究者们发现,当处于激发态时,由于电子密度变化,这种分子的酸性会骤然增强。这种特别的性质使得这种分子成为了有机化学中有用的催化剂。

拍摄者Jamie Wang and Kenneth Hanson

DNA看起来是什么样?教科书上所讲述的双螺旋或是精致的折叠结构,我们平时没法直接观察到,不过通过家庭小实验,我们可以看到一坨粗提DNA的样子,并且可以把它拍得很美。

在这张图片上,白色丝状的析出物就是粗提DNA的样子,它是从草莓中提取的。我们所吃到的草莓是八倍体,它的细胞中有足够分量的DNA分子,而且它又很柔软容易碾压,因此就成了提取DNA的绝佳选择(更多阅读:GEEK厨房之草莓酱,和一坨肉眼可见DNA)。在加入洗涤剂的“提取液”中充分碾压草莓,破坏细胞结构,然后再在提取物中加入冷乙醇或是异丙醇,接下来,在醇层中析出的白色漂浮物,它就是初步提取的DNA了(只不过,其中还有不少杂质)。

拍摄者Amy Davis Roth

蜿蜒结晶

1990年代,布赖恩·勒夫(Brian E. Love)在实验室里围绕着樟脑分子进行有机合成研究。樟脑(camphor)是一种萜类有机化合物,人们用它来防虫,而它也是一种重要的工业原料。一天,他利用樟脑分子与2-氨基联苯进行反应来制备一种亚胺,结果,反应产物在圆底烧瓶中形成了这些令人惊叹的结晶花纹。

对这瓶结晶爱不释手的勒夫决定把它保留下来,并另外重做了反应。如今,这瓶蜿蜒的结晶已经在他的实验室里保存了超过20年。

拍摄者Brian Love

双重荧光

在两层不混溶的溶剂中分别加入荧光物质,在紫外光的照射下,就得到了这张双重的荧光。上层溶剂是己烷,其中溶解了苝(perylene),呈现蓝色荧光;下层溶剂是水,其中溶解了常见的荧光染料荧光素(Fluorescein),它会发出明亮的绿色荧光。

在赏心悦目之外,荧光物质还有很多利用价值。投稿这张图片的化学教授布赖恩·瓦格纳(Brian Wagner)就利用荧光染料来开发针对特定物质的“分子传感器”。所谓分子传感器,其实指的是一种特殊的化学分子,它可以与需要检测的特定物质结合,并在结合之后产生可检测的变化,荧光性质的变化就经常用在这类检测当中。(更多阅读:用分子给信息加个密

拍摄者Brian Wagner, University of Prince Edward Island

堆“蘑菇”

还记得入水聚成一坨,出水丝毫不湿的“魔术沙”吗?这是一种经过改造的沙子,它一般是普通沙子和三甲基硅醇反应的产物。三甲基硅醇在沙子表面留下了“疏水镀层”,这极大地改变了它们与水接触时的表现。

魔术沙刚发明时曾被考虑用作处理原油泄漏,但因为成本不合算,最终它更多还是成了一种玩具。在这里,波多黎各大学的学生为魔术沙发明了一种新玩法:用它做个蘑菇。为了尽可能减少与水的接触,魔术沙入水后会聚成一坨,这坨沙子甚至可以被塑造成各种形状,而完全不用担心把周围的水搅浑。而疏水性又帮助蓝色的魔术沙在水面上漂浮,形成“蘑菇伞”的样子。

拍摄者Kathleen Velazquez-Sotomayor

一“碘”两面

一些化学物质的颜色会根据身处的溶剂而改变,这种现象被称为“溶剂化显色”。碘分子(I2)就是溶剂化显色的典型例子,我们可以看到,在分液漏斗的下层,溶解在水中的碘呈现棕黄色,而在上层的非极性溶剂己烷中,碘呈现出亮眼的紫罗兰色。

在图中,水层的颜色从左至右依次加深,而有机溶剂的紫色依次减淡,这是因为右侧分液漏斗的水层中加入了更多的碘化钾,通过形成I3,更多碘被“拉”到了水层。在一些太阳能电池中,会用到I3和I-的互变来传递电荷。

拍摄者Brian Wagner

透明暗影

同样是“透明”,普通玻璃与石英玻璃有什么差别?看看它们在紫外光下的表现就知道了。在图中,研究者将石英玻璃容器与普通的玻璃烧杯挡在一块荧光薄层板前面,并用短波紫外线进行照射。普通玻璃对短波紫外线的透过率不好,因此在玻璃烧杯的后方,板子上没有显示出荧光,留下了一个阴影,而短波紫外线可以顺利透过石英玻璃,使薄层板上发出绿色的荧光。(需要注意的是,波长较长的UVA依然会穿透普通玻璃,所以玻璃窗并不能替代防晒哦)

拍摄者centralscience

番外篇:潜伏

“第127天:旁边的试剂还没发现我其实是瓶辣椒粉!”

乔纳森·谢尔(Jonathan Scheerer)教授表示,自己其实也不太清楚这瓶辣椒粉究竟怎么跑到了自己实验室的架子上,不过它看起来和旁边的试剂真是毫无违和感……

图片来自radiatorcheese/Scheerer lab

The End

发布于2016-11-21, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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窗敲雨

药学硕士

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