湖南
水的蒸发过程是自然界中最基础的现象之一，但最近，麻省理工学院（MIT）的研究人员却发现了一个我们长期以来未曾注意到的重要部分：光也可以引起水的蒸发，而不仅仅是热。
这一发现不仅能够解释多年来关于阳光如何影响云层的神秘测量结果，而且可能会对气候模型产生影响，同时为太阳能驱动的水净化和工业过程设计带来新的方法。
MIT的研究人员通过一系列精确的实验，展示了光在水表面——空气和水相遇的地方——可以打破水分子并使它们飘入空气中，引起蒸发，而不需要任何热源。这一新发现被称为光分子效应（photomolecular effect），与1887年海因里希·赫兹发现、1905年由阿尔伯特·爱因斯坦解释的光电效应类似。光电效应是光也具有粒子特性的首批演示之一，对物理学产生了重大影响，并导致了包括LED在内的多种应用。
研究人员表示，他们的研究表明这种效应应该在自然界中广泛发生——从云层到雾气，再到海洋、土壤和植物表面——并且它还可能导致新的实际应用，包括能源和清洁水的生产。“我认为这有很多应用，”负责该研究的Gang Chen教授说。“我们正在探索所有这些不同的方向。当然，它也影响基础科学，比如云对气候的影响，因为云是气候模型中最不确定的方面。”
该研究的证据之一是，在不同条件下进行的四种不同实验中，当水开始在可见光下从测试容器中蒸发时，水表面上方测量的空气温度冷却下来然后趋于平稳，表明热能不是效应背后的驱动力。
研究人员还提出了一种物理机制，可以解释效应的角度和偏振依赖性，表明光子可以对水表面的水分子施加一个净力，足以将它们从水中敲出。但他们还不能解释颜色依赖性，他们说这需要进一步研究。
该研究可能解决了气候科学中一个80年的谜团。对云层吸收阳光的测量常常显示出它们吸收的太阳光比传统物理学认为的可能还要多。这种效应引起的额外蒸发可能解释了这一长期存在的差异，这一直是一个争论的话题，因为这种测量很难进行。
Chen说，自从第一篇文章发表以来，已经有公司联系他们，希望能够利用这种效应，包括用于蒸发糖浆和造纸厂的纸张干燥。最有可能的首批应用将出现在太阳能海水淡化系统或其他工业干燥过程。
由于这一效应是如此新颖和出人意料，Chen说，“这种现象应该是非常普遍的，我们的实验真的只是开始。” 用来证明和量化这种效应的实验非常耗时。“有很多变量，从理解水本身，到扩展到其他材料、其他液体甚至固体。”
Georgia Tech的机械工程副教授Shannon Yee表示，这项工作非常重要，因为它提出了一种新的机制。“它可能对技术和我们对自然的理解也具有实际重要性，因为水的蒸发无处不在，而且这种效应似乎提供了比已知热机制更高的蒸发率。”
如果您对这一发现感到好奇，想要了解更多关于光分子效应的信息，或者对这项研究如何影响我们对气候模型的理解有自己的看法，欢迎在评论区分享您的想法，与我们共同探讨这一可能改变我们对自然世界认识的革命性发现。
参考资料：DOI： 10.1073/pnas.2320844121
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