罗腾飞 对他的科学实验中会发生什么有一定的假设吗, 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汽泡.

他的目标是设计材料表面，使其产生更大的气泡，这些气泡可以附着在表面，而不是像在地球上那样变得浮起并分离. 在他第一次“超越这个世界”的经历中，他得到的比他预期的少，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. “它们确实比我们在地球上看到的要大. 那里没有重力，这意味着我们可能会看到我们想看到的物理现象. 其他因素之间的竞争导致它们分离.”

与预期, 罗说, 气泡生长缓慢，但在大小不同的情况下突然分离.

“如果我之前的假设是正确的, 气泡长到一定大小时就会分离,他说. “但事实似乎并非如此，所以我们不知道发生了什么，我们需要找到答案。.”

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

罗最终希望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涉及的相互竞争的物理力量.

在科学受到人们攻击的时代，人们怀疑从口罩到疫苗的一切建议, 罗很兴奋，因为他的实验没有达到他的预期.

相反，它打开了新的探究之门.

除了意想不到的结果外，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表面的视频后，独立式实验箱未能移动到三个不同的气泡表面.

尽管如此，罗估计他完成了大约70%的目标.

“我们得到了一些有价值的信息，”罗说. “我认为这是一个良好的开端. 我们确实相信，我们从这次尝试中学到的东西可能会引导我们在生物检测领域设计出更好的东西.”

竞争的力量

罗出生于中国，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, 他在电竞赌博平台找到了一份工作，并建立了一个实验室，研究分子水平的能量和质量传输.

改名为 MONSTER(分子/纳米尺度传输与能源研究)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, 通过更好地理解气泡是如何形成的, 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, 因此，该方法可以提高灵敏度，提高癌症的早期检测.

在一项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中，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.

“我们建议在收集时使用这种气泡方法来集中注意力, 例如, 血液或唾液样本,罗说. “我们希望将生物分子集中在一个小的位置，这样我们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.”

生物标记物需要一些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，它就能维持得越久而不脱落, 更好的. 然后生物标记物迅速流失到气泡的底部并沉积在那里, 它们在哪里可以被测量.

有几个相互竞争的因素可以影响气泡动力学: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行为.

“毛细管力将气泡固定在表面，”罗说. “但是气泡想要完成它完美的球形. 然后，在重力作用下，表面张力和浮力共同作用. 我们不能将这些力解耦. 但在国际空间站上，我们可以将它们分离. 这样我们就可以更好地理解这些不同因素是如何影响气泡动力学的.”

罗说，他在国际空间站实验中意外分离的气泡需要进一步研究. 这将包括对高分辨率视频和地面实验的详细分析.

“我们想找出什么是主导气泡分离的关键机制，”罗说. “如果毛细管力是一个, 这样我们就有机会调整地表条件, 这样气泡就可以变大, 气泡越大，我们的生物传感器就越灵敏.”

发射进入太空

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会持续足够长的时间来进行他的实验.

“作为一名电竞赌博平台毕业生, 我想看到电竞赌博平台在太空研究方面真正取得进展，以获得不同类型的利益, 尤其是在地球上.” 乔纳森·沃尔克

大约在同一时间，圣母院工程学院的校友乔纳森·沃尔克(Jonathan Volk)在 空间科学促进中心(CASIS) 来到电竞赌博平台是为了促进国际空间站的科学工作. 沃尔克安排和前院长彼得·基尔帕特里克见面 马克McCready，时任 化学和生物分子工程以及几位感兴趣的教员.

“作为一名电竞赌博平台毕业生, 我想看到电竞赌博平台在太空研究方面真正取得进展，以获得不同类型的利益, 尤其是在地球上,沃尔克说。, 他现在是一家名为“太空商业事务”的咨询公司的商业化战略主管, 是什么推动了太空科学和商业化. “腾飞想要提出的实验在医疗保健方面有很大的地面应用, 看看纳米粒子, 也用于水净化.”

CASIS专注于具有地面应用的空间研究, 而更知名的美国国家航空航天局则专注于影响太空的研究和探索. Volk举了几个过去CASIS项目的例子:宝洁公司(Proctor and Gamble)改善了其清洁产品的保质期, 台达正在研究喷雾配方，以减少淋浴用水, 固特异公司也在试验二氧化硅，使轮胎更加环保.

罗获得了中国科学院的资助，并于2018年开始了国际空间站项目的工作, 但遇到了许多延误, 包括因COVID-19大流行而推迟. 为了实验, 他需要一种设备，可以产生一个水泡，并记录气泡行为的视觉和读数，而不需要使用激光或生物分子——这将花费更多，并产生安全隐患.

“我们正在做基础研究，”罗说. “我们设计实验, 但需要有人把这个想法变成全自动的, flight-ready装置.”

罗说，第一个实施伙伴已经完成了一半的项目，并表示还需要100万美元才能完成. 所以他找了个新搭档， 空间探戈建造一个容器实验室，可以插入国际空间站的插槽，并自行运行. 空间探戈专门设计和建造用于太空的自动化硬件.

实验是在一个小隔间里进行的, 被称为立方体实验室, 哪个配备了四个液体舱, 加热表面的热能力, 四种不同的铜表面有着不同的结构尺度, 或者工程表面, 范围从100纳米到几微米.

“我们认为可能存在一种结构尺寸，可以提供最佳的钉住力，使其变得更大, 更稳定的气泡,他说.

CubeLab在每个基板上的实验只花了几分钟, 但他们必须重复几次, 每次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, 摄像机故障使其无法移动到其他三个基片上录制视频以供比较. 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.

“我们将在接下来的两周内深入研究这些视频，看看我们能发现什么有趣的东西,罗在8月份说. “我们从一个表面获得的数据已经可以揭示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，为了突破人类知识的界限，科学实验本身就包含着风险. 太空探戈公司表示，计划再次将立方体实验室送入国际空间站. 与此同时，罗可能会在地球上想出一个变通办法.

“我们可以开发一些具有某些假设的计算模型，并使用国际空间站的实验结果来验证这些模型,罗说. “然后，我们使用这些模型来预测我们无法捕获的其他表面会发生什么.”