我们可能都见过，当阳光反射到路面混着油的⽔坑上时，就会在表⾯产⽣⼀⽚扭曲的彩虹。这种现象可以⽤薄膜⼲涉原理来解释，它描述了光是如何从液体混合物中的不同界⾯，或者说薄膜上发⽣反射的。对科学家来说，在这些混合物中发⽣的事情远远不⽌漂亮的颜⾊。产⽣这些颜⾊的薄界⾯对⽣物学、化学、⽯油和制药业等都有着重⼤影响，⽐如，在界⾯上分离化学物质是化学净化过程的核⼼。
然⽽，掌握像油性⽔坑或者药物相互作⽤中的薄界⾯的基本物理学，⼀直是⼀⼤挑战。这是因为它需要研究⼈员透过⼀层⼜⼀层的薄膜，对两种不同液体相遇的确切位置进⾏准确观察，⽽这相当困难。
现在，⼀组科学家可能已经找到了⼀种解决⽅案。通过向着相对的⽅向喷射⽔和油，他们创造了只有⼏百个原⼦厚的液体层。这种⽅法使他们可以更清楚地看到在液体相互作⽤的界⾯上发⽣了什么。团队近⽇在《朗缪尔》上报道了他们的发现。
在⽣物学和化学中，两种东⻄之间的相互作⽤会发⽣在两者相遇的边界，或者叫界⾯。举个例⼦，在病毒进⼊细胞之前，它的外壳必须与细胞的膜融合。⼀个更⽇常的例⼦发⽣在没有搅拌混合的沙拉酱中，油和⽔分⼦只在两种液体之间的边界处发⽣相互作⽤。界⾯是化学和⽣物学在分⼦⽔平上的“所有⾏动”的发⽣地，液体界⾯可以决定反应速率或者混合程度等基本变量，但界⾯本身只有⼏个原⼦厚，这就让研究界⾯成了“⼏乎不可能的任务”。
因为在两种液体的界⾯两侧，还存在着⼤量分⼦。可以这么理解，⼤量分⼦会淹没来⾃界⾯本身的信号，从⽽在实验数据中制造⼤量的噪声。
在新研究中，团队希望通过将液体体积减少到只有⼏纳⽶厚来降低噪声。为此，他们以每秒1到10⽶的速度，从“微流体”喷嘴中喷射出⽔和油的喷流，并将它们混合到⼀起，形成⼀个薄薄的液⾯。随后，他们向这个薄⽚发射红外光，并研究通过的光的光谱，从⽽了解界⾯处究竟发⽣了什么。
实验中创造出的彩虹图案。（图/David Hoffman, SLAC National Accelerator Laboratory）
研究⼈员还清晰地看到了彩虹⾊的波状图案，这表明，他们的确没有创造出油和⽔的乳状液，⽽是明确地发⽣了分层——有时，漂亮的图像也是科学中的⼀个关键部分。制造出⾮常光滑且平坦的界⾯是光谱学的⼀个完美⽬标。这项研究证明，他们实际上已经可以⽤明确可⾏的实验⽅法来做到这⼀点。接下来，他们希望使⽤SLAC的直线加速器相⼲光源进⾏X射线光谱学分析，以此来提⾼对界⾯化学本身的理解。
研究⼈员表示，他们的⽅法可以实现对这些界⾯的⼀系列新的光谱测量，它们基本上是⽬前的技术所不能实现的。这些光谱测量让科学家能详细地追踪单个颜⾊的光，从⽽深⼊了解分⼦的基本结构。这些技术还可以让他们观察材料相互作⽤时发⽣的实时化学反应。实施这些⽅法所需的设备既便宜⼜⼩，⽽且在X射线实验和电⼦显微镜中只需要⼏个⼩时就能完成设置，这会让更多的研究⼈员更轻松地研究液体界⾯，从⽽推动更多领域的发展。
他们也已经开始⾏动，帮助其他科学家将这类⽅法纳⼊其他实验中。