（图片来源于：K. Sano）

导读

重大的科学发现，往往来自偶然，是人类始料未及的。日本理化学研究所的研究人员在一个偶然机会中，发现了一种液体叫做“光子水”，它可以反射光线的波长范围极广：从紫外线到红外线。这是目前为止所报道的最宽的波长范围。它未来可以应用于通信系统和激光器。

故事从“钛酸盐纳米片”超薄晶体开始

一种称为“钛酸盐纳米片 ”的超薄晶体，在清除有机污染物方面很有着很好的应用。日本理化学研究所新型物质研究中心科学家 Yasuhiro Ishida 和他的同事们之前发现，这些纳米片浸泡在水中时，会产生卓越的性能。例如，它们可以形成柔软的水凝胶，对于刺激做出收缩和舒张的反应，就像人类肌肉一样。

（图片来源于：日本理化学研究所）

尝试探索“钛酸盐纳米片”的内存属性

新合成的钛酸盐纳米片具有各种尺寸，所以很难理解其内在属性。为了研究，RIKEN 团队使用了一种补救措施：离心机，使用它对于不同尺寸的钛酸盐乳状液进行挑选。但是，他们的尝试失败了，因为离心后，搜集到了所有尺寸的纳米片。

尝试虽然失败了，却有了意外收获！

科学家在剩余的固体中却发现了有趣的属性：当在水中再溶解的时候，之前透明混合物转变为艳紫色。

根据 Ishida 的说法，这种令人瞩目的紫色显示纳米片已经形成一个有序的结构，能够反射光线。液体是通常是无序的结构，所以这完全出乎意料。

所以，Ishida 对此也感到很意外，他这么说：

“当我的学生KoKi Sano 首次告诉我，离心分离时发生了颜色变化，我当时无法相信。我认为这是污染物，然后叫他重复实验。”

离心分离到底起了什么作用！？

进一步的测试显示：离心分离移除了一种离子污染物，这种污染物阻挡了相邻纳米片之间大的静电排斥电荷。当在水中重新散开的时候，这些新形成的晶体可以自由地将相互将对方推到几百个纳米之外，从而形成过一个有序的框架，同时保持含水量超过99.5%。

不能停止，进一步扩大研究成果！

研究人员开发了几种对于这种新物质进行控制的方法。最简单的途径就是将纳米片的浓度从0.5%降低到0.09%。这种似乎很小的变化，可以调谐反射光线的波长范围很宽：从紫外线到红外线。他们意识到可以使用外部磁场，使晶体对齐，从而形成更加有序的区域，从而提高颜色的输出质量。另外，这种溶液的pH值的微秒变化可产生显著的蓝色、绿色和红色的颜色变化，比传统的pH值指示器，具有更加敏感的范围。

未来，它会有什么用途呢？

听听研究人员 Ishida 的说法：

“考虑到它的刺激响应性和宽范围的颜色调制，光子水可能的应用包括：通信系统中近红外频段的过滤器或者光子激光器。”

一点启发和思考

也许，当我们向着自己预定的目标奋斗时，可能会屡遭失败，但是过程中也可能有意外惊喜。科学研究如此，很多事都是如此。创新发现，往往不是我们所想所期的。它就像一件美好的礼物，打开时你会很惊喜。

参考资料

【1】http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/8290/

注：“光子水” 英文名 photonic water

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