为什么别人用咖啡和威士忌都能发文章呢？咖啡环效应，是指当一滴咖啡或者茶滴落在桌面上时，其颗粒物质会在桌面上留下一个染色污渍。该污渍边缘的颜色比中间更深，形成环状斑的现象。1997年，芝加哥大学Deegan等认为“咖啡环”效应的产生是由于液滴边缘蒸发速率大于中心蒸发速率，导致液滴内部产生一个向外的毛细流动，将悬浮的粒子带至液滴边缘沉积成环。相关论文以“Capillary flow as the cause of ring stains from dried liquid drops”于1997年发表在《Nature
》上。该实验表明，我们其实可以改变颗粒的形态就可以将其消除，这就是从颗粒的本质上着手，达到消除的效果，这为涂料工程师提供了一种新方法。
威士忌（Whisky、Whiskey）是一种由大麦等谷物酿制，在橡木桶中陈酿多年后，调配成43度左右的烈性蒸馏酒。英国人称之为“生命之水”。按照产地可以分为：苏格兰威士忌、爱尔兰威士忌、美国威士忌和加拿大威士忌四大类。美国威士忌是一种蒸馏而成的烈酒，瓶装时的ABV（alcohol by volume）不低于40%。美国威士忌包括有各种各样的威士忌酒，如波旁威士忌，黑麦威士忌，和小麦威士忌等，它的主要特点就是在糖化过程混合了谷物以增加口感。在发酵过程中，由副反应形成的同源物（congeners）次级产物决定了最终威士忌的口感。同源物包括酚类、芳香类、酯类、醛类等。在威士忌的储藏过程中，木头的成分会不断地被液体萃取，且威士忌中不同的有机质之间不断发生反应。美国威士忌区别于其他威士忌的地方就在于陈酿过程中使用的新的橡树桶。新橡树桶使得美国威士忌的固体含量更高。那么，除了这些，还有什么不同呢？对于一个化学系不会品酒的小编该怎么去区分呢？不用急，美国路易斯维尔大学Stuart J. Williams团队呈现给我们一种识别美国威士忌的方法。他们的研究以题为“Multiscale Self-Assembly of Distinctive Weblike Structures from Evaporated Dilute American Whiskeys”的文章在权威期刊《ACS Nano
》上发表。【怎么发现的呢】作者将易挥发的美国威士忌的液滴蒸发，发现液滴蒸发后会留下有层次的网状图案，并将之称为“whiskey web”。不得不说作者的观察真仔细。
在这里我们展示下作者多种多样的“whiskey web”图案。作者将各种已有的威士忌产品稀释，使得酒精含量保持在20-25 vol.%之间，再将液滴干燥，便可以得到直径大约2mm的图案。再回到威士忌本身，威士忌所含的许多有机成分都是两亲性的和溶于乙醇的。用水稀释威士忌以后会导致两亲性分子聚集成纳米维度的团聚体，如图所示，作者用丁达尔效应证明了纳米聚集体的形成。
【究竟是怎么形成的呢】作者首先探索了这种结构究竟是在底板上还是在液-气界面形成的。手动聚焦会发现，液滴表面形成一层液膜，表明结构是在液-气界面形成的，意味着单分子层的形成和塌陷。如图所示，1 min时的初始图像是轴对称的；4分钟时，随着单分子层膜的坍塌，反射变得扭曲；单分子层不断地在液滴表面塌陷，一旦液滴完全蒸发（9 min时），这些特征就更加明显了。侧面图可以很清晰地看出蒸发过程中的界面变形，也能说明在液-气界面逐渐产生一个不均匀的力。
在whiskey web形成期间，流动相和单分子层自组装的示意图。(a)第一个阶段的特征是不稳定，乙醇分子被驱动到液-气界面，改变了单分子层的形成和成分；(b)在蒸发过程中，液滴的界面面积逐渐减小，单分子层膜发生坍塌。
当威士忌在15-25% ABV的范围内被稀释时，就可以形成whiskey web。当稀释后的酒精浓度小于10 vol.%时，就会形成咖啡环（a），但发酵太久的美国威士忌却不能形成咖啡环（b）。随着溶质浓度的上升，就会抑制咖啡环的形成。酒精浓度上升降低单分子层塌陷的原因包括：1. 在酒精浓度不断上升的过程中，更多的化学物质会溶解，单分子层更具有流动性，减少了发生的塌陷的可能；2. 高浓度的酒精降低了水的表面积，一旦酒精挥发，就会降低剩余的溶液上的单分子层的塌陷概率；3. 之前对威士忌酒中的化学活性的研究表明，团聚体浓度越高，挥发性越低。以上说明了能够形成whiskey web需要特定的化学组成和酒精浓度。
下图表明每种同源物都会以一种特有的方式影响形成的whiskey web的结构。但预测威士忌中的同源物是怎么影响单分子层塌陷的还具有一定的难度。化学均匀单分子层膜的坍塌行为与非均匀单分子层膜的响应不相关。目前仍需大量的实验来确定同源物的特定组合对单分子层形成和坍塌过程的影响。也许再多喝一点就会有奇思妙想了呢。
最后作者将所测试的威士忌液滴蒸发所形成的图像进行分析。他们将显微镜观察到的图像利用径向滤波器转换为二值图像，便于今后利用人工智能开发出识图辨酒的程序。
生活处处有科学系列：
炸花生米为啥放凉才好吃？听听高分子学霸怎么说
生活处处是科学，科学家揭示毛巾晾干为什么会变硬？
如何让一滴水悬浮在水面上？高分子科学前沿建立了“组装”等交流群，添加小编为好友（微信号：MaterialsFrontiers，请备注：名字-单位-职称-研究方向），邀请入群。来源：高分子科学前沿声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
---纳米纤维素找北方世纪---
微信加群：
“高分子科学前沿”汇集了20万高分子领域的专家学者、研究/研发人员。我们组建了80余个综合交流群（包括：教师群、企业高管群、硕士博士群、北美、欧洲等），专业交流群（塑料、橡塑弹性体、纤维、涂层黏合剂、油墨、凝胶、生物医用高分子、高分子合成、膜材料、石墨烯、纳米材料、表征技术、车用高分子、发泡、聚酰亚胺、抗菌、仿生、肿瘤治疗）。
添加主编为好友（微信号：MaterialsFrontiers，请备注：名字-单位-职称-研究方向）或长按二维码添加小编为好友，邀请入群。
添加 小编 微信（务必备注：名字-单位-职称-研究方向）
邀请您入讨论群
（ 微信二维码 扫码添加）
我们的微博：高分子科学前沿，欢迎和我们互动。
我们的QQ交流群：451749996（务必备注：名字-单位-研究方向）
投稿 荐稿 合作：editor@polysci.cn
版权声明
本文仅代表作者观点，不代表xx立场。
本文系作者授权xxx发表，未经许可，不得转载。