早在 2019 年，斯坦福大學(xué)的研究人員揭示了一項(xiàng)令人驚訝的發(fā)現(xiàn)。團(tuán)隊(duì)注意到，過(guò)氧化氫（H O ，俗稱雙氧水），也就是一種常用于消毒表面或者漂白頭發(fā)的腐蝕性物質(zhì)，會(huì)在平平無(wú)奇的水（H O）的微觀液滴中自發(fā)形成。

此后，科學(xué)家一直在努力探索這種反應(yīng)是如何發(fā)生的，以及它的一些潛在應(yīng)用，比如可能帶來(lái)的更環(huán)保的清潔方法。

直到近期，一項(xiàng)由美國(guó)斯坦福大學(xué)、中國(guó)江漢大學(xué)、武漢大學(xué)，以及中國(guó)科學(xué)院的研究人員合作最新的研究顯示，當(dāng)噴出的水的微液滴碰到固體表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種被稱為接觸起電的現(xiàn)象。

電荷在液體和固體兩種材料之間跳躍，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的分子碎片，也叫活性氧類（ROS）。這些被稱為羥自由基（OH）的分子碎片，隨后可以成對(duì)結(jié)合形成過(guò)氧化氫，雖然數(shù)量極少，但可以檢測(cè)得到。

這項(xiàng)新研究進(jìn)一步證明，產(chǎn)生過(guò)氧化氫的接觸起電似乎是水 - 固體界面的一個(gè)普遍現(xiàn)象。當(dāng)水接觸到土壤顆粒以及大氣中的細(xì)小顆粒時(shí)，這一過(guò)程就會(huì)潮濕的環(huán)境中發(fā)生。在自然形成的微液滴的任何地方，比如霧氣和雨滴中，水都可以轉(zhuǎn)化為少量的活性氧類，過(guò)氧化氫就是其中一個(gè)典型例子。

這項(xiàng)研究讓科學(xué)家對(duì)是什么導(dǎo)致了這種過(guò)氧化氫的形成有了前所未有的深入了解。論文已于近日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

過(guò)氧化氫的來(lái)源

為了進(jìn)行這項(xiàng)研究，研究人員制作了一個(gè)玻璃儀器，其中有可以注入水的微型通道。這些通道形成了一個(gè)密閉的水 - 固邊界。

團(tuán)隊(duì)用灌入了水和一種在過(guò)氧化氫存在時(shí)就會(huì)發(fā)光的熒光染料。一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)顯示，在玻璃微流控通道中存在這種刺激性的化學(xué)物質(zhì)，但在同樣含有該染料的大量水樣本中卻不存在。而更多實(shí)驗(yàn)表明，過(guò)氧化氫在幾秒鐘內(nèi)就會(huì)在水和固體之間的邊界迅速形成。

為了衡量 H O 中的額外氧原子究竟是來(lái)自與玻璃的反應(yīng)，還是來(lái)自 H O 本身，研究人員接著對(duì)一些微流控通道的玻璃內(nèi)襯進(jìn)行了處理。

這些處理過(guò)的通道含有一種更重的氧的同位素，被稱為氧 -18 或 ¹ O。通過(guò)比較來(lái)自處理過(guò)的和未處理過(guò)的通道的水和過(guò)氧化氫流體的反應(yīng)后混合物，結(jié)果顯示，前者包含著 ¹ O 的信號(hào)，這暗示著，固體正是羥自由基中的氧的來(lái)源，并最終出現(xiàn)在過(guò)氧化氫中。

新的發(fā)現(xiàn)可能有助于解決科學(xué)界的一些爭(zhēng)論。其他一些研究強(qiáng)調(diào)，過(guò)氧化氫的產(chǎn)生主要是通過(guò)與臭氧氣體（O ）的化學(xué)作用，以及一個(gè)叫作空化的過(guò)程，也就是在加速的液體中的低壓區(qū)域產(chǎn)生蒸汽氣泡。而現(xiàn)在研究人員則指出，兩個(gè)過(guò)程都會(huì)明顯產(chǎn)生過(guò)氧化氫，而且量相對(duì)較大。

換句話說(shuō)，所有這些過(guò)程都有助于過(guò)氧化氫的產(chǎn)生，但目前的研究證實(shí)，這種產(chǎn)生同樣來(lái)自內(nèi)在因素，微液滴通過(guò)接觸起電與固體表面相互作用。

季節(jié)性呼吸道病毒

研究人員相信，這項(xiàng)研究成果實(shí)際上有著應(yīng)用的巨大前景。

當(dāng)生病的人咳嗽、打噴嚏、唱歌，甚至只是說(shuō)話時(shí)，病毒性呼吸道感染會(huì)以液滴形式通過(guò)空氣傳播。這些感染往往在冬季激增，而在夏季減弱，這種趨勢(shì)部分是由于人們?cè)诤涞募竟?jié)會(huì)花上更多的時(shí)間在近距離的、可傳播的室內(nèi)。

然而，對(duì)于工作、學(xué)習(xí)和睡眠這些部分，人們實(shí)際上在炎熱天氣的幾個(gè)月中在室內(nèi)花費(fèi)的時(shí)間也差不多一樣多。而新研究的發(fā)現(xiàn)為冬季與更多流感病例的相關(guān)原因提供了一種可能的解釋。

在這種情況下，起作用的關(guān)鍵變量是濕度，也就是空氣中的水含量。在夏季，較高的室內(nèi)相對(duì)濕度水平（與室外溫暖空氣中較高的濕度有關(guān)）可能有助于液滴中的活性氧有足夠的時(shí)間殺死病毒。與此相反，在冬季，當(dāng)建筑物內(nèi)的空氣被加熱且濕度降低時(shí)，液滴在活性氧類能夠作為消毒劑發(fā)揮作用之前就已經(jīng)被蒸發(fā)了。

接觸起電提供了一個(gè)化學(xué)基礎(chǔ)，可以部分解釋為什么病毒性呼吸道疾病具有季節(jié)性的特征。因此，未來(lái)的研究還計(jì)劃調(diào)查建筑物中的室內(nèi)濕度水平與傳染病的存在和傳播之間的聯(lián)系。