养在实验室的若绿。受访者供图

■本报记者 刁雯蕙

当导师打来电话告知论文被接收的那一刻，香港大学博士生杨玲的第一反应是——假的吧！直到打开手机查看邮箱，她才真正相信，自己发了第一篇顶刊论文。

从博士入学起，杨玲便开始了这项研究。为了让实验顺利进行，她养了近20盆多肉植物——若绿，每天浇水、观察，最终在若绿上发现了一种新的液体传输方式。近日，相关研究成果发表于《科学》。

“流体流动的实时定向控制，将在微流控、化学合成和生物医学诊断中有新应用。模仿生物的阵列设计不单可以用于液体运输，还可以在T形阀门等情况下用于液体混合。这种方法不仅适用于多种化学物质，而且可以解决某些微流控技术中出现的加热问题。”论文通讯作者、香港理工大学教授王立秋介绍说。

把多肉搬进实验室

从2021年到香港大学读博开始，杨玲便跟随导师开展表界面流动和液体操控领域的研究。他们常常与植物打交道，观察植物是实验研究中的重要一环。

杨玲所在的实验室里，养了大大小小各种植物，若绿便是其中一种。作为一种多肉类植物，若绿拥有较长的枝条和整齐的叶子，堆叠向上以一串串的形态生长。

“液体在水平放置的不同若绿茎上，竟然可以朝着茎尖或根部这两个截然相反的方向自发地单向运动，这与传统认知中一种液体只能沿固定方向流动的观点大相径庭。”杨玲说。

杨玲立刻将这一现象用视频记录下来。在导师的鼓励下，她与课题组成员一起对若绿表面的宏观和微观界面进行观察，并进行理论研究。

起初，研究团队猜测，植物表面的结构是影响液体流动的关键因素。为此，他们利用3D打印技术模仿若绿的表面结构，不断调整结构参数，运用高速相机拍摄液体的流动细节并加以分析。

在反复实验和摸索中，研究团队发现，若绿叶片上神奇的液体传输现象源于其独特的不对称折返结构。叶片两端有不同的折返角，一个朝茎尖，另一个朝根部，这使得液体在两个相反方向上形成不同的弯液面轮廓，从而能够选择性地沿不同方向流动。

这一发现不仅揭示了大自然中一种鲜为人知的液体传输机制，还为设计更灵活、高效的液体输运系统提供了灵感和可能性。

打破传统认知

在以往研究中，科学家通过研究自然界中的动植物表面，发现了多种能够定向传输水的表面结构。

例如，翼状猪笼草的唇表面具有独特的多尺度分层结构，这种结构由楔形微槽组成，能够实现连续的定向水传输；仙人掌将收集到的雾气从刺尖输送到茎部，以应对干旱环境，其表面的特殊结构有助于实现高效的水分收集和运输；蜥蜴的皮肤表面也有定向液体输送现象，它们利用表面结构控制特定液体的输运方向。

“在传统认知中，一种液体在生物表面只沿着一个固定方向传输。然而，我们发现了自然界中另一种液体传输方式，即在若绿上发现的选择性定向液体传输现象。”杨玲说。

在进一步研究中，研究团队运用3D打印技术研制出一种模仿若绿叶片结构的阵列，并提出了一种各向异性弯液面理论模型。实验观测结果显示，通过调整这一仿生阵列的两个折返角和间距，可以精准控制液体的流动方向。

这些创新性的阵列结构不仅验证了理论模型，也展示了利用结构化表面实现灵活可控的液体输运的新途径。

“该研究发现的现象有趣且独特，其潜在应用范围广泛。这种新颖的表面结构可以提供微升规模的受控流体传输。”审稿人对这一研究评价道。

当前，在医学应用中，微流控芯片的结构设计仍然面临一些挑战，包括如何精确操控微量液体，如何实现高通量和高效率分析检测设备的微型化、集成化和自动化等。

“如果能够设计出类似若绿表面、具有选择性定向液体传输功能的结构，提供一种新的操控模式，可有效解决流体流动中的多种问题，结合现有的工业和医学应用场景，可以进一步推动这些技术的发展和应用。”杨玲说。

做“不以发文章为目标”的科研

从西安交通大学硕士毕业后，杨玲进入企业和高校工作了两年。出于内心对科研的向往，她决定前往香港大学继续深造。

“硕士阶段以能源动力和传热研究为主，偏向工程学，而博士阶段的研究方向则更偏向基础和理论研究，两者有很大的不同。”杨玲说。

研究方向的转变并没有让杨玲知难而退。“我在生活中处处都能发现科研的灵感。比如，雨滴落在不同表面上的轨迹、水沸腾时的气泡形成现象、孩子们吹出的泡泡形状等。如果带着好奇心观察自然界，会发现很多有意思的现象。”杨玲说。

同时，课题组的科研理念和合作精神也让杨玲受益匪浅。“我的导师和同伴们都秉持以质量取胜、追求研究深度的理念，而非单纯追逐论文数量的增长。这种纯粹的科研态度深刻地影响了我。”

对于第一次在顶刊发表论文，杨玲有着自己的感悟。“将个人兴趣融入研究之中，注重每一个细节的打磨与持续改进，积极寻求与他人的合作，这些都是我实现科研目标的关键策略。这些做法不仅提升了研究质量，更让科研过程本身变得充满乐趣与成就感。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adk4180