字母濃湯

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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文／楊海彥（小波）

在上一集，我們回顧了臺灣的鬼火傳說，並歸納出鬼火的幾個特點，分別是：(1)通常在夜裡出沒，(2)在墓地、河畔或是海濱都可能見到，(3)顏色以淡藍色為主，但也有橘紅色的伯公火，(4)火焰的數量可能是一至多個，且(5)有會跟著人跑的紀錄。

可是這樣一來，「屍體骨頭中的磷因高溫自燃產生鬼火」這個說法，似乎就有些站不住腳了。

磷火的幾個疑點

磷質佔人體體重的 1%，一個大約 70 公斤的成年男子，體內大約會有 700 公克左右的磷。其中又以無機鹽類狀態與鈣結合者最多，佔 85%，形成骨骼，牙齒中不溶性的磷灰石。¹

一個人能提供 700 公克左右的磷作為鬼火的燃料，這樣的量看來並不少。而磷源自屍體中的骨頭和牙齒，也足以解釋鬼火為何通常在墓地出現，河畔與海濱也可以視為富含水生動物的骸骨。再加上磷的自燃溫度大約攝氏 34 度，越潮濕自燃溫度越低，只要夏天氣溫夠高就可能引發自燃。

磷似乎完美解釋了鬼火如何產生，只是有個問題：磷燃燒的火焰不是淡藍色。

這是國外 Youtuber 拍攝的白磷燃燒的影片。影片中可以看見，白磷燃燒的反應相當激烈，焰色是橘黃色，並伴隨產生大量的濃煙（這也是為什麼白磷是煙霧彈的主要成分），這與目擊描述中幽幽飄盪的淡藍色鬼火一點也不相像。更重要的是，磷並不以純物質的狀態存在於自然界中，因此形成鬼火的不可能是純磷。

另一個自燃的可能人選是磷化氫（PH₃）。這是一種無色、可燃、劇毒的氣體，是屍體分解後的產物之一。一般來說磷化氫沒有味道，但伴隨產生的聯膦（P₂H₂）具有魚腥或大蒜的臭味，兩者混合時，在空氣中極度容易自燃。

即便如此，磷化氫與聯膦的燃燒一樣既快速又猛烈，與鬼火相去甚遠：

這樣一來，鬼火到底是如何形成的？

鬼火到底是什麼？從古至今都有人在研究

中國早在南宋時期，就有人提出磷與鬼火之間的關係。陸遊《老學庵筆記˙卷四》中提到：「予年十餘歲時，見郊野間鬼火至多，麥苗稻穗之杪往往出火，色正青，俄復不見。蓋是時去兵亂未久，所謂人血為磷者，信不妄也。今則絕不復見，見者輒以為怪矣。」到了清代，紀曉嵐的《閱微草堂筆記˙第九卷》更直接寫道：「磷為鬼火。」

日治時期的臺灣，正處於日本明治維新後，破除迷信、科學至上的氛圍中，當時漢文臺灣日日新報上也出現了一篇〈捉燐辯惑〉，故事大概是這樣：作者在學校看見鬼火，日人校長便讓眾人一起抓鬼火，沒多久校長抓到了，眾人一看卻只是一片枯葉。正疑惑這怎麼會是鬼火，校長便要大家進到屋內，不一會，枯葉刷地一聲燃燒起來，就像有人摩擦燐石一樣，眾人非常詫異。校長於是趁機教育眾人，鬼火就是燐火，是磷素和水素和合而成。²

值得一提的是，即使早自宋朝，乃至清朝、日治時期，就已經有人知道鬼火與磷之間的關係，那也是少數知識分子的事，民間對於鬼火的忌諱並沒有減少多少，否則也不會有那麼多鬼火傳說了。

東方是如此，那西方又是如何呢？

西方解釋鬼火的思路：天然氣？

與東方認為鬼火與磷有關的思路不同，西方人最開始認為鬼火與天然氣有關。

西元 1596 年，一名叫 Ludwig Lavater 的神學家，在其著作《Of Ghostes and Spirites, Walking by Night: And of Straunge Noyses, Crackes, and Sundrie forewarnings, which commonly happen before the death of men: Great Slaughters, and alterations of Kingdomes》（對，書名就是這麼長），書中〈That many naturall things are taken to be ghoasts〉的章節中，便認為鬼火是由富含硫磺的礦脈燃燒導致。^{3, 4}

到了 1776 年，亞歷山德羅˙伏打在讀完一篇由班傑明‧富蘭克林所著，關於「可燃空氣」的論文後研究並發現甲烷。在研究甲烷期間，他提出可能由於自然界中的電，比如閃電，與沼氣中的甲烷反應，才導致鬼火的產生。這個論點被當時的學界廣泛接受。（值得一提的是，亞歷山德羅‧伏打後來發明了世界第一個電池，並且成為今天電勢的單位，伏特。）

目前為止都只是紙上談兵，要一直到1832年，Louis Blesson才算真正開始對自然界產生的鬼火進行研究。

他到世界各地發生鬼火的地方進行實驗，發覺不同地區的鬼火，焰色與溫度也會不同。此外當他第一次接觸鬼火，便意外發現鬼火會在他接近時後退，並且非常容易被他的呼吸吹動；他必須撇過頭、站定一會，鬼火才回到原位。不只如此，沼氣引發的鬼火在夜晚離地面比較高，越接近黎明就越低，最後消失無蹤³。這兩者很好地解釋了鬼火為何會移動，以及為何只有在夜晚才看得到鬼火。

與鬼火性質最接近的答案：冷焰

1980 年，英國的地理學家 Alan A. Mills，第一次嘗試在實驗室裡複製鬼火。

他混合了油狀的磷化氫與天然氣，成功產生了綠色的火光，然而大量刺鼻煙霧也伴隨產生，與自然界中看到的鬼火實在相差甚遠。但他持續進行研究，直到 2000 年時，重新提出鬼火可能是一種「冷焰」。⁴

所謂的冷焰是一種最高溫度低於攝氏 400 度的火焰，通常必須以特定的比例混合燃料與空氣才會產生。與一般火焰不同之處在於，冷焰的燃燒反應並不激烈，且只會釋放些許的光、熱和二氧化碳，這是因為一般的燃燒會將化合物完全分解與氧氣結合，但冷焰的燃燒互相反應的幾乎都是部份分解的化合物自身。冷焰在日常生活中不常見，但卻是引擎發生爆震的主要原因。⁵

冷焰不僅溫度低、燃燒不劇烈，導致必須在非常暗的地方才可看見，焰色光譜大多落在藍色與紫色之間，更重要的是，天然氣也符合產生冷焰的條件！屍體分解後不僅會產生磷化氫，更會產生大量甲烷，雖然沼氣與天然氣不盡相同，但成分接近的沼氣產生冷焰，是有可能的。

有興趣的話，上面影片就是在實驗室中製造了冷焰。

世界上的鬼火目擊事件眾多，我們無法確認每一起鬼火事件引發的真正原因。不過若是以臺灣來看，根據上一集蒐集的傳說，冷焰已經很好地解釋大部分鬼火的特性。

總結來說，整個鬼火產生的故事應該是這樣的：墳場或河畔、海濱的屍體腐壞，產生磷化氫、聯膦和甲烷，因為種種原因，這些氣體逸散出來，甲烷與空氣恰好混合成能夠形成冷焰的比例，磷化氫和聯膦再自燃形成火源，便能產生淡藍色的、幽幽飄盪的鬼火。若是混合的比例不對，單純燃燒甲烷，那便會成為橘紅色的伯公火。

除了冷焰之外，還有其它的解釋

除了冷焰之外，科學家也提出其它鬼火的可能成因。2008 年，義大利的化學家 Luigi Garlaschelli和Paolo Boschetti 提出了「化學發光」的假說；他們將磷化氫與空氣和氮氣混合，製造出一種黯淡的綠色冷光，雖然伴隨著煙霧和臭味，但根據他們的說法，只要調整環境中的溫度、溼度等條件，煙霧和異味都可以消除，而且人眼在黑暗中難以辨別顏色，把綠色看成淡藍色是有可能的。⁶

此外，還有地質學家提出因地殼變動的「壓電效應」產生的「地電」，以及森林中的生物──比如某些蜜環菌屬的菇類、微生物、昆蟲──所發出的「生物螢光」兩種假說，不過礙於篇幅便不多作介紹。

近代，鬼火的目擊事件越來越少，這不僅是在臺灣，全世界都是一樣。除了因為火葬逐漸取代了土葬，也是因為沼澤與森林被大肆開發，就像失去棲地的動物，鬼火也失去了生成的源頭。過往的神祕傳說，在文明與科技的發展中逐漸消失，彷彿是某種詩意又悲劇的比喻，卻是實在發生的過程。

過去我們常說的「鬼火即磷火」看似科學，實際上卻是過度簡化的解釋，偏偏我們大多數人對此深信不疑。部份的人認為傳統迷信又落後，擁有科學至上的想像，但若是對事物的成因不求甚解，科學和迷信又有什麼不同呢？

資料來源

1. 維基百科-磷質
2. 〈捉燐辯惑〉。1907年7月6日，漢文臺灣日日新報。
3. 《Of Ghostes and Spirites, Walking by Night: And of Straunge Noyses, Crackes, and Sundrie forewarnings, which commonly happen before the death of men: Great Slaughters, and alterations of Kingdomes》，〈That many naturall things are taken to be ghoasts〉
4. Wikipedia-Will-o’-the-wisp
5. Wikipedia-Cool flame
6. Wikipedia- Chemiluminescence

【作者簡介】楊海彥／小波
轉換多次跑道，最終決定與朋友們一起開妖怪工作室。目前專注於台灣怪談研究，擅長將台灣文史和民俗轉化為故事，也設計實境遊戲和桌遊。嗜讀奇幻文學，熱愛電影，喜歡咖啡也喜歡茶，養一隻以拿鐵為名的貓。

有時經過河邊或是水溝，仔細靜下來，就能聽見一陣一陣的蛙鳴聲。可是，你知道有些青蛙，是無法用蛙鳴進行溝通的嗎？

通體橘黃，南瓜一樣的小青蛙

世界上的蛙類百百種，有不斷想要侵略藍星的、也有每天都一直跑出門旅行的，不過，我們今天的主角是——鞍背短頭蟾 (Brachycephalus ephippium)。

鞍背短頭蟾分布在巴西東南部的山地沿海森林，是一種小型青蛙，具體一點來說，牠真的超級小，成體只有 12.5 到 19.7 毫米，跟我們的手指甲差不多大而已。

而牠的俗名則是「Pumpkin toadlets」（直翻就是南瓜蟾蜍），顧名思義，牠的體色跟南瓜一樣，全身都是橘黃的喔！而且虹膜也是黑色的，看起來就像裝了一對假的圓滾滾黑色大眼睛，很可愛的樣子。

大家都知道狐狸怎麼叫，那青蛙呢？

大部分的蛙類高度仰賴聲音來進行溝通，有些蛙類在不同的狀況下，還會發出不一樣的叫聲。比如說，當雄蛙或其他種蛙類嘗試找對象進行假交配，卻不小心抱錯蛙時，被抱錯的蛙會發出釋放叫聲 (Release call)，而當牠們被敵人抓住時，則會緊急發出求救叫聲 (Distress call)。順帶一提，去網路上搜尋「screaming frog」就能找到大量的青蛙求救叫聲影片合輯，一開始看覺得滿好笑的，不過後來知道那是求救叫聲後，就越看越難過了。

不過今天主要要說的是求偶叫聲 (mating call)。有些青蛙在求偶時會發出特定頻率的叫聲，且蛙類能聽到的聲音頻率範圍很窄，對同種類叫聲頻率特別敏感，尤其雌性常利用叫聲來確定雄性的位置，並選擇適當的交配對象。

那青蛙是怎麼聽到聲音的呢？鼓膜就像是蛙類的耳朵，而鼓膜內面連著耳柱骨 (columella)，耳柱骨是兩爬類與鳥類的聽小骨，能將聲音傳入內耳的感覺細胞，再刺激大腦產生聽覺。

聽不見彼此，蟾蜍的愛情也可以很安靜

令人震驚的是，根據一篇 2017 年的解剖結果顯示，鞍背短頭蟾和另一種同一屬的青蛙並沒有中耳骨可以將聲波傳進內耳。所以其實鞍背短頭蟾對同種之間的求偶叫聲非常不靈敏，甚至接近聽不見！

這就奇怪了，既然聽不見，那為甚麼南瓜蟾蜍還要白做工，繼續發出求偶叫聲呢？

聽不見彼此聲音的鞍背短頭蟾，只好轉而仰賴視覺來溝通了。因此，研究團隊推斷，發出求偶叫聲這個行為，之所以沒有隨著演化消失的原因，可能是由於發出叫聲時，蟾蜍的鳴囊也會跟著震動，異性就可以藉由看見鳴囊的震動來判斷「噢！原來牠正在求偶。」

另一方面，南瓜蟾蜍求偶的季節正是沿海森林的雨季！這下子，牠們真的只能聽見下雨的聲音，還用唇語（鳴囊語？）說愛情了呢XD

你可能會想，在一整座下雨的森林中，單單只靠鳴囊震動，是絕對不夠讓南瓜蟾蜍在茫茫落葉海中，找到彼此的身影的！許多科學家及生物學家在發現牠們聽不見彼此的求偶叫聲後，也是這樣想的：「究竟他們是靠甚麼來溝通的呢？」

直到研究團隊用紫外線照了鞍背短頭蟾，一切的謎終於被解開了：發光的骨頭。

深埋在骨頭裡的光芒

骨頭、發光……聽起來好像是有那麼一點，中二？

不過這可是大發現！研究團隊發現，鞍背短頭蟾的頭部、背部、關節處、手指和腳趾在紫外線的照射下，都發出了螢光！大部分生物發光的原因都是由於化學變化，不過，南瓜蟾蜍骨頭發光的原理可不一樣，是因為骨頭的分子能將光反射，且反射光的波長更長。

同時，鞍背短頭蟾的皮膚也非常非常薄，成體的皮膚厚度大約只有 7 微米而已！如此薄的皮膚，才能讓骨頭的螢光順利透出來。

至於另一種我們常常想到的「發光生物」──螢火蟲，牠們的發光原理，就是典型的化學反應喔！螢火蟲的發光原理和發光蕈類大同小異，泛科學也有介紹過喔！

發光的骨頭除了能求偶，還能做什麼啊？

關於鞍背短頭蟾的發光現象，還有一點很有趣，那就是年紀比較小的蛙發出來的螢光是偏藍色的，隨著年齡增長與皮膚增厚，螢光會漸漸變黃。研究團隊推斷，發出不同顏色螢光的原因，可能就是骨頭的膠原蛋白含量不同。（作者 OS：搞不好能透過螢光就能看出南瓜蟾蜍的年紀呢！）

另一方面，發光的骨頭不只有求偶作用。

對一些鞍背短頭蟾的掠食者（鳥類和蜘蛛）來說，紫外線都是可見光，意思就是南瓜蟾蜍平常骨頭的螢光，能對掠食者造成警示的效果喔！

原來，蛙兒們就算聽不見彼此的聲音，也能靠著發光找到對方，聽起來是不是有點浪漫呢？

參考資料

1. The National – Abu Dhabi researchers discover toad’s ability to glow in the dark

2. Amphibia Web – Brachycephalus ephippium

3. 維基百科 – Pumpkin toadlet

4. 楊懿如的青蛙學堂 – 鳴叫

5. Types of frog calls

6. 維基百科 – 耳柱骨

8. Scientific Reports – Evidence of auditory insensitivity to vocalization frequencies in two frogs
9. Science News – Tiny pumpkin toadlets have glowing bony plates on their backs

Original publish date:Mar 22, 2007

編輯 wakenstep 報導

UCLA的科學家用微影術 (lithography) 做出縮小版的二十六個字母，其寬度比 10μm 還要小，線條寬度僅1 μm，懸浮於水中成為膠體溶液; 字母形狀在光學顯微鏡下能看得一清二楚。

要做出這碗濃湯，首先在磨亮的五吋晶圓上鍍上一層水溶性的高分子，接著覆上一層光阻劑 (photoresist)，此光阻劑受到紫外光照射後產生交聯反應 (cross-linking) 而無法被有機溶劑溶解，因此將紫外光過濾成為字母的形狀後照射在晶圓上，再用有機溶劑處理，便可洗掉未曝光的部分而留下字母的形狀。最後再將底層的高分子用水溶掉，字母就可以散佈在水中了。

這項成果顯示科學家能在微米的尺度下設計出任意形狀的粒子。藉由重複鍍上光阻劑再曝光，更可以操縱第三維的形狀。這些不同形狀的粒子會根據某些規則組織成大的結構 (self-assembly) ，如同生物大分子組成細胞裡各種規則的排列一樣。Self-assembly的過程需要有足夠的布朗運動來促成，一旦科學家有能力製造夠小且不同形狀的粒子，便有希望進一步研究self assembly及細胞內的分子交互作用了。

在光阻劑中參雜螢光染料後，將不同形狀的標記放到細胞上或細胞內，利用螢光顯微鏡來觀察，也會是一個有趣的應用方向。這些膠體粒子可用光學鑷子 (laser tweezer)來移動。請參考 UCLA news圖片中展示的”UCLA”字樣。

原始論文：

“Colloidal Alphabet Soup: Monodisperse Dispersions of Shape-Designed LithoParticles,”
Hernandez, C. J.; Mason, T. G.
J. Phys. Chem. C.; (Letter); 2007; ASAP Article; DOI: 10.1021/jp0672095
Web Release Date: February 13, 2007

參考來源：

• UCLA Scientists Create Each Letter of the Alphabet at the Microscale; Research Could Lead to Tiny Devices

相關連結：

• 原始論文