撰文 | 烏其多

審校 | 河邊的卡西莫多

最近小紅書上有人發(fā)帖如下：

（圖片來源：小紅書up主法斗五花妹妹，已獲作者授權(quán)）

該貼引發(fā)數(shù)百萬人圍觀，評論區(qū)紛紛求手機(jī)壁紙，也有不少美術(shù)生在祈禱千萬別被老師看見，以免當(dāng)做寫生素材。無論是當(dāng)壁紙還是當(dāng)素材，只因李太美。

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）：

銀杏入水前（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

銀杏入水后：銀杏之名，確實不白叫（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

除了銀杏果，銀杏葉子灑上水后，顏值也不輸荷葉滾珠：

（圖片來源：atlasofscience）

李子、銀杏果、銀杏葉的外皮上，均有沉積蠟質(zhì)結(jié)構(gòu) ，遇水出奇跡的原因就源于該結(jié)構(gòu)所體現(xiàn)出的拒水性，也就是超疏水效應(yīng)。

超疏水性果實還有一個經(jīng)典的案例是藍(lán)莓，植物界藍(lán)色果實的植物很少，藍(lán)莓也是因為表皮結(jié)構(gòu)才呈現(xiàn)出藍(lán)色的。

地球生物體作為“固體”，時刻與氣態(tài)、液態(tài)環(huán)境發(fā)生著物理相互作用，其中超疏水效應(yīng)屬于很常見的現(xiàn)象——我們星球上存在著大約2.5億平方千米的超疏水植物表面。除了植物外，很多動物也很好利用了這一原理，用兩種生活在水里的昆蟲舉例：

主要在水面活動的水黽（屬于黽蝽科），之所以能輕盈穿過水面，而不被表面張力困住，除了靠其迷人大長腿外，還需要超疏水性“腿毛”加持：

（圖片來源：Bing）

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，可以很好輔助呼吸：

（圖片來源：Bing）

啥是超疏水效應(yīng)？

眾所周知，水和油互不相溶。

看起來似乎是水排斥油，但實際上油分子和水分子之間實際上是相互吸引的，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)。

一個水分子最多能通過氫鍵與四個水分子鏈接（圖片來源：Bing）

我們可以理解為，水分子和水分子為了在一起玩，“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。接觸角大于 150° 的表面，就被稱為超疏水表面。

從左到右按照接觸角可劃分為：超親水性、親水性、疏水性、超疏水性（圖片來源：mdpi.com）

日常生活中，我們經(jīng)常會看到水滴在煎鍋上滾動，其實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°，離很多動植物表皮的疏水能力還是有差距的。

特氟龍是實現(xiàn)鍋“不沾”的一種經(jīng)典材料（圖片來源：mdpi.com）

在自然界，植物主要是通過兩種方式來實現(xiàn)超疏水性，一種是本文開頭，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)：

荷葉表面的凸起結(jié)構(gòu)（圖片來源：mdpi.com）

疏水性為什么導(dǎo)致水中果變透明甚至發(fā)光？

至于李子、葡萄等放入水中變透明，其實屬于經(jīng)典的物理光學(xué)游戲：

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)又導(dǎo)致水被迫“架”在了這些小結(jié)構(gòu)的頂端。這樣一來，在水的下方和果子真實的表皮上方之間，就困住了一層非常薄的空氣。

植物表皮示意圖（圖片來源：mdpi.com）

當(dāng)光穿過水達(dá)到這層空氣時，涉及一個基本概念——折射率，折射率就是衡量光線穿過某種物質(zhì)時“彎曲程度”的指標(biāo)。

空氣的折射率非常低（接近1），而水的折射率約1.33，高于空氣。因為折射率差別很大，光線在這個水-空氣的界面上會再次折射，同時，空氣層本身的厚度和結(jié)構(gòu)會導(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，主要就是各種波長的白光，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”，這會導(dǎo)致其蠟質(zhì)層上的結(jié)晶體呈管狀疊加狀態(tài)。

銀杏表皮蠟質(zhì)晶體（圖片來源：知網(wǎng)《銀杏葉表皮特征及其氣孔發(fā)育》陳立群）

這種緊密排列的晶體結(jié)構(gòu)，比普通果實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，就會形成冷調(diào)銀光。

銀杏作為現(xiàn)存最古老的樹種之一，經(jīng)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。

最早的銀杏類植物出現(xiàn)于二疊紀(jì)（圖片來源：Bing)

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

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