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在液體裏跳布朗舞步的膠體粒子
文/林耿慧
我記得很清楚研究所一年級時，我第一次在顯微鏡下看到布朗運動的興奮。
我們觀察的是在水裏的聚苯乙烯膠體球(polystyrene colloidal particles)。這些膠體小球直徑約半微米，不分方向地以小跳躍的方式到處移動著，我由衷地覺得它們在跳舞，看著看著，我的腳都忍不住跟著動了起來。帶我的研究生在尋找如何讓小球排列成晶體狀的條件。即使小球排列整齊緊緊相臨，還是能觀察到它們不安份的在小空間裏微微顫抖。
這些小球神奇的舞步從此勾引我，踏上探索它們性質的研究之路。 狹義來說，膠體系統是指奈米(nm)到微米(mm)大小的固體粒子均勻分佈在液體中。廣義來說，兩種不互溶的介質巨觀上相互分布均勻，但是微觀上是不均勻的分布，不均勻分佈的尺度在奈米到微米之間。這類系統對化工學家而言並不陌生，在日常生活中的冰淇淋、油漆、化妝品、沙拉醬等都屬於膠體系統，例如冰淇淋是將空氣打入固態（主要是油脂），而Hagen Daaz 冰淇淋昂貴的原因是它的固態含量是各廠牌最高的，冰淇淋的口感與空氣和固態油脂混和均勻程度及平均大小有密切關係，由此可知掌控這類系統對食品、煉油、製藥與化妝品工業非常重要。
在這篇文章，我只討論狹義的膠體，為什麼物理學家對這個膠體系統有興趣？我將為你們述說這膠體粒子和它們的布朗之舞。 布朗運動是膠體系統的一大特徵，要瞭解這個運動的源由是十九世紀到二十世紀初物理界的一大問題，在1828 年植物學家布朗(Robert Brown)有系統性的描述他在顯微鏡下看到小粒子做不規則的運動，之後Gouy很仔細的排除各種外在原因如液體蒸發，顯微鏡晃動，而確認布朗運動是微小粒子的自發現象，但是沒有好的微觀解釋。一直到 1905 年，愛因斯坦(Albert Einstein)寫下他被引用最多的論文，由微觀的角度並量化解釋這個現象，粒子在液體的不規則運動事實上是來自於液體分子隨意的撞擊。因此他也預測粒子平均平方位移(mean square displacement)隨時間線性增加。
......................
<晏齊碎唸>
這是我再搜尋網路的資料的時候，看到的一篇文章，
內容後半是在介紹布朗運動與膠體系統的關係，以及一些圖片及說明，網址如下：http://www.phys.sinica.edu.tw/~khlin/bimonthly.htm
PO上來是因為我好喜歡這篇文章的那一段(我有用不一樣的顏色字體的那段)，
生活上的科學角度和科學上的科學角度互換，
恰如其分，
我覺得 是我應該要學的~~
原文出處: 在液體裏跳布朗舞步的膠體粒子
文/林耿慧
我記得很清楚研究所一年級時，我第一次在顯微鏡下看到布朗運動的興奮。
我們觀察的是在水裏的聚苯乙烯膠體球(polystyrene colloidal particles)。這些膠體小球直徑約半微米，不分方向地以小跳躍的方式到處移動著，我由衷地覺得它們在跳舞，看著看著，我的腳都忍不住跟著動了起來。帶我的研究生在尋找如何讓小球排列成晶體狀的條件。即使小球排列整齊緊緊相臨，還是能觀察到它們不安份的在小空間裏微微顫抖。
這些小球神奇的舞步從此勾引我，踏上探索它們性質的研究之路。 狹義來說，膠體系統是指奈米(nm)到微米(mm)大小的固體粒子均勻分佈在液體中。廣義來說，兩種不互溶的介質巨觀上相互分布均勻，但是微觀上是不均勻的分布，不均勻分佈的尺度在奈米到微米之間。這類系統對化工學家而言並不陌生，在日常生活中的冰淇淋、油漆、化妝品、沙拉醬等都屬於膠體系統，例如冰淇淋是將空氣打入固態（主要是油脂），而Hagen Daaz 冰淇淋昂貴的原因是它的固態含量是各廠牌最高的，冰淇淋的口感與空氣和固態油脂混和均勻程度及平均大小有密切關係，由此可知掌控這類系統對食品、煉油、製藥與化妝品工業非常重要。
在這篇文章，我只討論狹義的膠體，為什麼物理學家對這個膠體系統有興趣？我將為你們述說這膠體粒子和它們的布朗之舞。 布朗運動是膠體系統的一大特徵，要瞭解這個運動的源由是十九世紀到二十世紀初物理界的一大問題，在1828 年植物學家布朗(Robert Brown)有系統性的描述他在顯微鏡下看到小粒子做不規則的運動，之後Gouy很仔細的排除各種外在原因如液體蒸發，顯微鏡晃動，而確認布朗運動是微小粒子的自發現象，但是沒有好的微觀解釋。一直到 1905 年，愛因斯坦(Albert Einstein)寫下他被引用最多的論文，由微觀的角度並量化解釋這個現象，粒子在液體的不規則運動事實上是來自於液體分子隨意的撞擊。因此他也預測粒子平均平方位移(mean square displacement)隨時間線性增加。
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<晏齊碎唸>
這是我再搜尋網路的資料的時候，看到的一篇文章，
內容後半是在介紹布朗運動與膠體系統的關係，以及一些圖片及說明，網址如下：http://www.phys.sinica.edu.tw/~khlin/bimonthly.htm
PO上來是因為我好喜歡這篇文章的那一段(我有用不一樣的顏色字體的那段)，
生活上的科學角度和科學上的科學角度互換，
恰如其分，
我覺得 是我應該要學的~~
原文出處: 在液體裏跳布朗舞步的膠體粒子
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