罗腾飞 在他的科学实验中会发生什么, 6月在国际空间站上进行的, 在没有重力的环境中形成水蒸气气泡.

他的目标是改造材料表面，制造更大的气泡，附着在表面上，而不是像地球上那样漂浮和分离. 在他的第一次超越这个世界的经历中，他得到的既比预期的少，也比预期的多.

“我发现有趣的是，气泡确实分离了,罗在谈到从太空传回的近乎实时的视频时说. “它们确实比新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store在地球上看到的要大. 那里没有重力，这意味着新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store可能看到了新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store想看到的物理现象. 其他因素之间的竞争导致了他们的分离.”

与预期, 罗说, 气泡增长缓慢，但突然分离，但仍有不同的大小.

“如果我之前的假设是正确的, 当气泡长到一定大小时就会脱落,他说. “但情况似乎并非如此，所以新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store不知道发生了什么，新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store需要找出原因.”

2021年6月3日，SpaceX公司的猎鹰9号火箭从卡纳维拉尔角发射. 两天后，它与国际空间站连接，宇航员在第二天插入实验. 大约一个月后，它在另一次补给飞行中返回地球.

罗博士最终希望利用气泡来浓缩血液样本中的生物标志物，这样就可以更早地发现和治疗癌症. 为了到达那里，教授在 航空航天与机械工程系“， 需要更好地理解气泡动力学中相互竞争的物理力.

在科学受到攻击的时候，人们怀疑科学对从口罩到疫苗的一切建议, 罗很兴奋，他的实验没有达到他的预期.

相反，它打开了新的探索之门.

除了意想不到的结果之外，实验中还有一个小故障. 里面的摄像头是全自动的, 在捕捉到第一个气泡的视频后，独立的实验箱未能移动到生产线上的三个不同的气泡表面.

尽管如此，罗估计他已经完成了大约70%的目标.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store得到了一些有价值的信息，”罗说. “我认为这是一个好的开始. 新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store相信，新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store从这次尝试中学到的东西可能会让新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store在生物检测方面设计出更好的东西.”

竞争的力量

罗出生在中国，2005年来到美国，在密歇根州立大学获得博士学位. 在麻省理工学院做博士后之后, 他在新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store找到了一份工作，并建立了一个研究分子能级能量和质量传输的实验室.

改名为 MONSTER(分子/纳米尺度传输和能量研究)实验室 in 2019, 罗的团队希望提高对危及生命的疾病的诊断能力, 包括某些癌症, 通过更好地理解泡沫是如何形成的, 从具有不同纳米尺度特征的固体表面生长和分离. 如果癌细胞可以在低浓度时通过气泡收集, 这种方法可以提高灵敏度，改善早期癌症的检测.

在2020年发表于 先进材料接口, 罗成功地利用激光加热在含有生物分子的溶液中产生气泡. 研究人员发现，他们可以将这些生物分子吸引到气泡上，并将它们沉积在气泡表面, 创造一个“高度集中的岛屿”.美国国家科学基金会为生物传感研究提供了资金.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store建议在收集时使用这种气泡法进行集中, 例如, 血液或唾液样本,罗说. “新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store希望将生物分子集中到一个小位置，这样新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store就有了更高密度的这些生物标志物，这样它们就可以更容易地被检测到.”

生物标记物需要一段时间才能运输到气泡表面，这种现象被称为马兰戈尼流, 因此，气泡越大，在不分离的情况下可以维持的时间就越长, 更好的. 然后，生物标记物迅速流失到气泡底部并沉积在那里, 在哪里可以测量.

有几个相互竞争的因素可以影响气泡的动力学:重力, which affects the buoyancy of a bubble; capillary force, which is at the interface of the bubble and a solid surface; and the minimization of surface tension due to the bubble trying to be spherical in the liquid. 罗在国际空间站上的实验测试了气泡在没有重力的情况下的表现.

“毛细管力将气泡固定在表面，”罗说. “但泡泡想要完成它完美的球形. 然后，在重力作用下有表面张力和浮力共同作用. 新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store不能解耦这些力. 但在国际空间站上，新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store可以分离它们. 这样新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store就可以更好地理解气泡动力学是如何受到这些不同因素的影响的.”

他说，在国际空间站的实验中，气泡的意外分离需要进一步研究. 这将包括对高分辨率视频和地面实验的详细分析.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store想找出支配气泡脱离的关键机制是什么，”罗说. 如果毛细力是, 这样新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store就有机会调整表面状况, 这样泡沫就会变大, 气泡越大，新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store的生物传感器就越敏感.”

升空进入太空

自2015年以来，罗一直在国际空间站上进行这项实验. 他的团队意识到，人工创造的零重力空间不足以支撑他的实验.

“作为新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store的毕业生, 我希望看到巴黎新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store在太空研究方面取得不同类型的好处, 尤其是在地球上.” 乔纳森·沃尔克

大约在同一时间，乔纳森·沃尔克(Jonathan Volk)是巴黎新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store(巴黎新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store)工程学院的校友 空间科学促进中心(CASIS) 来到新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store促进国际空间站的科学工作. 沃尔克安排了和前院长彼得·基尔帕特里克的会面 马克McCready，时任 化学和生物分子工程以及几位感兴趣的教师.

“作为新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store的毕业生, 我希望看到巴黎新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store在太空研究方面取得不同类型的好处, 尤其是在地球上,沃尔克说, 他现在是一家名为Space Commerce Matters的咨询公司的商业化战略总监, 谁能促进太空科学和商业化. “腾飞想要提出的实验在医疗保健方面有很大的地面应用, 纳米颗粒, 也可以用于水净化.”

CASIS侧重于地面应用的空间研究, 而更为知名的美国宇航局则专注于影响太空的研究和探索. Volk举了几个CASIS过去项目的例子:宝洁公司提高清洁产品的保质期, Delta研究滴剂配方，以减少淋浴用水, 固特异(Goodyear)尝试用二氧化硅制造更环保的轮胎.

罗从CASIS获得了资助，并于2018年开始了国际空间站项目的工作, 但遇到了一些延误, 包括因COVID-19大流行而推迟. 为了实验, 他需要一种设备，可以制造一个水泡，并记录气泡行为的视觉效果和读数，而不需要使用激光或生物分子，否则成本会更高，而且会产生安全隐患.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store正在做基础研究，”罗说. “新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store设计实验, 但需要有人把这个想法转化成全自动的, flight-ready装置.”

罗说，第一个实施合作伙伴已经完成了项目的一半，并表示还需要100万美元才能完成. 所以他找了个新搭档 空间探戈这是为了建造一个容器实验室，可以插入国际空间站的插槽中，并自行运行. 空间探戈专门设计和制造用于太空的自动化硬件.

实验被安置在一个小立方体里, 被称为CubeLab, 它配备了四个流体舱, 加热表面的热能力, 还有四种不同的铜表面，不同尺度的结构, 或者工程表面, 从100纳米到几微米不等.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store认为可能有一种结构尺寸可以提供最佳的固定力，以生长更大的, 更稳定的泡沫,他说.

CubeLab在每个基底上的实验只花了几分钟, 但他们不得不重复几次, 每个气泡加热之间有几个小时的冷却时间. 总运行时间约为三周. 不幸的是, 由于相机故障，它无法移动到其他三个基片上录制视频，以便进行比较. 罗和他的团队确实收到了温度和压力读数以及加热功率值, 此外，高分辨率视频的第一个位置具有最小的纳米结构表面.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store将在未来两周深入研究这些视频，看看新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store能发现什么有趣的东西,罗在8月说. “新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store从一个表面获得的数据已经可以阐明重力对气泡动力学的重要性.”

罗并没有被吓倒. 他说，这次经历是独一无二的，结果也很有趣. 他明白，为了拓展人类知识的边界，科学实验本身就包含着风险. 太空探戈计划再次向国际空间站发射立方体实验室. 与此同时，罗可能会在地球上设计一个变通方案.

“新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store可以在某些假设下开发一些计算模型，并使用国际空间站的实验结果来验证这些模型,罗说. “然后，新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store使用这些模型来预测新濠天地电子网站-武汉新濠天地电子科技有限公司-apple app store无法捕捉到的其他表面会发生什么.”