媒体成电

　　编者按：2017年7月3日出版的《中国教育报》第6版，以《巧解“巧克力相变滞后”之惑》为题，报道了入选著名SCI教学期刊《欧洲物理杂志》2016年度Highlights，由我校物理电子学院2012级本科生任瑞龙、逯群峰撰写的教学研究论文《巧克力相变中的滞后》的研究过程和成果，全文如下：

　　存放在24℃下的巧克力，就已开始呈慢慢融化之态。

　　然而，当完全融化的巧克力从30℃降温到24℃时，却不会发生凝固，只有继续降温到10℃左右时才会凝固。这就是巧克力“相变”中的“滞后现象”。

　　这一“滞后现象”，不仅会影响巧克力的保存，还会影响巧克力的口感。究竟是何原因造成这一“滞后现象”？

　　电子科技大学物理电子学院2012级本科生任瑞龙、逯群峰发表的教学研究论文《巧克力相变中的滞后》日前成功入选著名SCI教学期刊《欧洲物理杂志》2016年度Highlights，即对这一“滞后现象”进行了揭秘。

　　从普通的巧克力到高大上的Highlights论文，对于任瑞龙、逯群峰来说，这是一场科研之路上的有趣的曲折攀升。

　　图为注满水的乒乓球放入用恒温水浴箱加热的巧克力样本中作为“测量仪器”（图①），以及温度跳变3次后，对乒乓球沾有巧克力区域的直径进行测量（图②）。

相变滞后 有趣的竞赛题目

　　说起“巧克力相变中的滞后”问题，还要追溯到2014年中国大学生物理学术竞赛。该大赛参照第27届国际青年物理学家锦标赛的规则和题目，在力、热、光、电等物理分支下共设了17个开放性题目，“巧克力相变中的滞后”即是其中之一。

　　当时，作为电子科技大学物电学院2012级本科生的任瑞龙和逯群峰，在该学院吴喆、李业凤等老师的遴选中双双入选成为本校参与竞赛的团队成员。“按照比赛规则，有些题目本来是可以放弃的。实际上，有两道题我们的准备就不够充分,其中之一就有‘巧克力相变滞后’问题。”任瑞龙介绍，由于受比赛时间和场地限制，他们没有充足时间对该问题进行深入研究，而且当时找到的很多理论，都无法完全从微观上对这一现象进行解释。

　　在实际参赛中，绝大多数参赛队伍在遇到“巧克力相变中的滞后”问题时都纷纷选择了放弃。而展示这道题的队伍，也因缺乏理论支持，只得到了很低的分数。

　　“这道题目真的是令我们印象深刻。”逯群峰说，虽然比赛结束了，但是他们对这一问题却始终“耿耿于怀”。

深入钻研 唯象理论巧揭秘

　　竞赛虽然结束了，但任瑞龙、逯群峰对“巧克力相变中的滞后”现象研究却悄悄拉开了帷幕。

　　“这是一项比较大的挑战，也是一个十分有趣的问题。”任瑞龙表示，高难度和趣味性极大地激发了他们的斗志。那么，深化研究该从何处着手？

　　任瑞龙和逯群峰回想并分析大赛过程中的情况发现，问题的关键在于找到一种恰当的理论进行科学合理的解释。于是，二人向该校滕保华教授请教，得到了一个重要提示：巧克力相变的图像和“朗道—德冯谢亚唯象理论”图像非常相似。

　　这一点拨无异于黑暗之中的火把，照亮了二人的科研之路。经初步研究，二人发现巧克力相变中的滞后现象和“朗道—德冯谢亚唯象模型”之间的确存有很高的契合度。但怎么找到这种内在的关联？二人绞尽脑汁苦思冥想。

　　理清思路是科研顺利进行的重要保障。经过一番讨论商定，二人决定先从微观和宏观两个层面着手查询资料。“经参考大量研究成果，我们发现巧克力本身是很复杂的混合物，包含可可脂、蛋白质等丰富成分，仅考虑其中某一种成分的相变性质是不合理、不科学的，得需要考虑每一种成分的相变性质又会产生大量的变量才行。”逯群峰表示，这着实将研究难度提高了一个等级。

　　几经商讨，任瑞龙和逯群峰最终选用唯象理论进行解释，即跳出对微观细节的讨论，从宏观层面进行研究，通过建立平方反比关系，把实验变量与理论模型参数紧密相连，使实验曲线与理论曲线更好吻合，从而得到“巧克力相变中的滞后”现象的唯象解释。

巧设实验 小器材灵活运用

　　有了理论支撑，如何用实验验证则是下一步研究关键。

　　为此，二人设计了一个巧妙的实验装置——把加热融化后的巧克力放入培养皿，敷平表面后放入冰箱里凝固作为样本。然后，取一个乒乓球，用针管注满水，作为“测量仪器”。

　　一切就绪后，开始用恒温水浴箱加热巧克力样本，在达到要求温度并保持3秒后，从恒温水浴箱拿出培养皿，轻轻地放入乒乓球，乒乓球则会在逐渐融化的巧克力上压出一个窝。在温度跳变3次后，取出并测量乒乓球沾到巧克力圆形区域的直径即可完成实验。

　　“就这一项实验，我们反复做了一个月，每次实验都得用一盒巧克力。”任瑞龙笑说，用掉了不少巧克力，但获得了大量有用数据并证明了实验结果图像和“朗道—德冯谢亚唯象模型”非常吻合，值了。

　　结论一出，任瑞龙和逯群峰对之前的理论设想更加有信心了。课余时间，二人都在一起研写相关研究论文，反复推敲修改。在滕保华教授的指导和帮助下，历经40余遍修改，《巧克力相变中的滞后》研究论文才得以出炉。

　　“这是一次很有趣的学术探险，既是学术历练，是我们科研生涯的重要支撑，更是我们对未知世界探索的原动力。”逯群峰回想起从实验到论文完成的全过程，满怀感慨，对科学研究也满怀期待。