“液态门”不是科幻场景，将在化学检测中出现

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外星科技利用流动的液态星际之门扭曲了时间和空之间的虫洞，实现了物质在宇宙中的瞬时传输& hellip& hellip这是科幻电影《星际之门》中的场景。最近发表在国际学术期刊《德国应用化学》上的一项研究可能会使液体门逐步进入实际应用。

最新的研究成果来自厦门大学化学化工学院和物理科学与技术学院的双职工教授侯旭的团队。本研究首次提出了响应液体门的调节机制。采用有限域空的物理和化学界面设计，建立了一种新的物质检测方法，就像一把铸键，可以准确、快速地打开特定的液体门。

首次构建了响应式液体闸门的调节机制

在人们的心目中，门的概念一直以固态的形式存在。实际上，液体具有很强的流动性，其分子间的相互作用比固体中的弱。液体分子有规律地排列在一个暂时形成的小区域内，其边界和大小随时都会发生变化。由于重力和离心力的作用，液体会快速流动，无法形成稳定的门。

受液体星际门的启发，侯旭教授对门的形状有了更广泛的理解，并首次提出了液体门的门控概念。

液体闸门，即液体在多孔膜中的毛细作用力下稳定地填充在膜的孔中，形成封闭状态。如果施加一定的压力，液体门会迅速打开，在通道内壁形成一个带有液体层的通道，就像海绵吸水一样，需要挤压才能将水排出。

众所周知，表面活性剂被称为工业味精，由于其亲水亲油的特性，也被称为两亲分子。它能明显改变液体的界面性质，广泛用于制作肥皂、洗发水、护肤品等。该团队的研究发现，当表面活性剂作为门控液体引入时，它将不同于其他液体，并给液体门带来极其灵敏的开关动作。

此外，研究人员将表面活性剂设计成门控液体，采用量子化学计算方法，获得表面活性剂两亲分子和待测物质的最佳结构以及两亲分子的偶极矩，跳出传统的化学检测方法，实现简单、直观、微化学检测，无需消耗电能，就像铸一把钥匙开门一样，可以准确、快速地打开特定的液体门。

痕量物质的无电视觉检测

近年来，痕量物质的检测技术一般采用光电信号的检测方法，并通过专用仪器设备输出和读取检测信号。由于机构复杂，往往不是直观的检测结果，光源和电源的需求条件限制了其设备的尺寸；此外，专业人员通常需要操作，这些综合因素会增加检测成本。

然而，这种新的液体闸门系统可以将功能性闸门液体中两亲分子与待测物质之间的特定相互作用所引起的界面张力信息转化为气体跨膜临界压力阈值变化信息。在检测过程中，系统可以动态调节通过膜的气体，并具有压力驱动标记物运动的特点。这种新的直观的痕量物质检测技术可以实现对被检测物体成分和浓度变化信息的无电视觉检测。

以二价金属钙离子为例，研究人员讨论了检测的灵敏度，并设计了一种化学可视化学检测装置。在该装置中，一端是具有特定压力的腔室系统，另一端是带有标记液滴的管道，该管道与响应的液体闸门膜结合。当待检测的钙离子注入到液体闸门系统中时，可以非常直观地看到管道中标记液滴的运动。

为什么有标签的液滴会移动？原则是什么？最初，在该检测系统中，两亲分子的界面性质在检测物质的偶极诱导下会发生变化，表现为宏观层面的表面张力降低，进而导致液体浇注系统的临界压力阈值降低，释放高压气体，推动标记液滴在管道中移动。

据侯旭介绍，在实际的化学检测过程中，检测信号会通过仪器中标记液滴的运动速度和状态直观地呈现出来，从而获得被检测物质的成分和浓度信息，整个过程不需要消耗电能。该系统的灵敏度与膜材料的性质和孔径大小以及两亲分子的结构和浓度有关。一般来说，孔径越小，灵敏度越高，两亲分子的化学设计也可以提高检测灵敏度。他说。

侯旭告诉记者，响应液体门技术的提出突破了传统化学检测机理和微量物质应用的局限，其操作简单，可微型化，不仅可应用于重金属污染物等快速、便携的微量检测应用，而且在食品安全、环境监测、医学诊断等领域具有广阔的应用前景。