館長隨筆

出淤泥而不染的荷葉 (2020年12月31日)   充滿了科學的愛玉 (2020年11月20日)   膠袋，真的可溶於水? (2020年11月2日)   動物界大聲公（二）：蟬 (2020年10月7日)   動物界大聲公（一）：沼蛙 (2020年10月6日)   閃電的光譜 (2020年9月30日)   綿密泡泡的秘密 (2020年8月18日)   「400次咖啡」的科學 (2020年6月5日)   市區中的樹頭菜花海 (2020年4月9日)   由木棉開始，認識香港樹木 (2020年3月23日)

出淤泥而不染的荷葉 刊登日期: 2020年12月31日 影片展示荷葉的超級撥水性 以上的片段展現了荷葉超卓的撥水性，但如果大家曾經觸摸荷葉的表面，就會發覺葉面其實並不算光滑。那為甚麼荷葉的撥水能力比其他植物的葉片更強呢？ 片段中有利用光學顯微鏡拍攝的荷葉表面照片，原來葉面滿佈像「手指頭」的突起物(乳突)，而那些「手指頭」非常微細，直徑大約只有10微米，比頭髮要幼很多。如果用電子顯微鏡再放大觀察，「手指頭」上面還有細至納米級的蠟質小管 (直徑約100 納米)。蠟質屬於疏水性，簡單來說即是不喜歡親近水。 荷葉表面電子顯微鏡影像(圖片鳴謝 Superhydrophobicity in Perfection: the Outstanding Properties of the Lotus LeafEnsikat, H. J.; Ditsche-Kuru, P.; Neinhuis, C.; Barthlott, W. Beilstein J. Nanotechnol. 2011, 2, 152–161. https://doi.org/10.3762/bjnano.2.19 )   當水接觸到荷葉表面，佈滿疏水性蠟質小管的「手指頭」，以及水的表面張力，不只令水無法滲入「手指頭」之間的微細罅隙，反而會令水聚合成圓渾的水珠。因為水珠和葉面的實際接觸面積非常小，形成較小的黏附力，所以令水好容易流走。水滴在一般紙張上並不會形成圓渾的水珠，而會停留在紙張表面並慢慢滲入紙張。

比較水珠在荷葉及紙張上的形狀

荷花生長於水流緩慢的河流和池塘，所以演化出超級撥水的葉片，減少水在葉面上積聚，水珠流走時亦可帶走葉面的污泥或塵埃，以免阻擋陽光及導致葉片腐爛。除了荷葉，蝴蝶的翅膀同樣擁有超卓的撥水性，其原理亦涉及凹凸不平的表面結構。蝴蝶翅膀上佈滿鱗片，而鱗片排列方式以及鱗片表面細至納米級的結構，讓蝴蝶翅膀能夠迅速把水滴排走，以免影響飛行，這特性在下雨時尤其重要。 慢鏡片段顯示水在蝴蝶翅膀上流走的情況 生物為了適應環境，進化出不同的身體結構和能力，這正正成為我們研發新產品的靈感。荷葉效應也被應用在日常的撥水產品上，大家有沒有使用過這些產品呢? 頁首

充滿了科學的愛玉 刊登日期: 2020年11月20日 不少人都喜歡吃甜品或者飲台式飲料，而口感「Q彈」的愛玉是其中一種相當受歡迎的配料。大家又知不知道愛玉是怎樣製成呢？ 愛玉的原材料來自一種叫愛玉子（或簡稱愛玉）的植物，把這種植物的種子放入網袋裏，在室溫開水中搓揉一會，之後讓水靜置一段時間，就會神奇地變成啫喱狀凝膠。為甚麼製作愛玉不用加熱或冷藏，只需在室溫的水中搓揉種子就大功告成呢？ 原來愛玉種子表層含有豐富果膠和果膠酯酶，在搓洗過程中，兩者會慢慢溶到水中。果膠是長鏈狀的多醣，而果膠酯酶會改變果膠長鏈狀分子結構中某些部分，使果膠能夠連結水中的金屬離子（香港的自來水含有微量鈣離子、鎂離子等金屬離子）產生交聯反應。果膠長鏈與金屬離子如此互相連結，成為猶如海綿狀的網絡，把水分子鎖住，形成凝膠。

上圖解釋了水中的果膠與金屬離子的交聯反應

薜荔果實及內裏的種子

香港也有愛玉的近親，同是榕屬植物的薜（粵音:幣）荔，果實結構跟愛玉的相似，兩者都屬於無花果（隱頭果）。根據一些書籍記載 ，上世紀五十年代以前，香港街邊擺賣的甜品─白涼粉，就是由薜荔製作而成，過程跟製作愛玉差不多。 很多水果包括蘋果、提子等都含有豐富的果膠，而果膠在日常生活中有不少應用，尤其在食物製造業，例如製作果醬和乳酪。果膠甚至會應用於製造乳液、洗頭水等美容及個人護理產品中。所以水果對大家真的很有益處！   愛玉的製作方法 1) 預備愛玉種子及室溫的開水或礦泉水，比例大概1克種子對約50毫升的水。 注意： 蒸餾水並不適用，因為缺乏金屬離子。 雙手及使用的用具不可有油脂，油脂會阻礙果膠與金屬離子連結。 2) 愛玉種子放入布袋，然後於水中輕輕的搓揉10-15分鐘，讓果膠及果膠酯酶慢慢溶到水中。 注意： 搓揉時間不宜超過15分鐘，且力道不宜過大，否則愛玉可能會無法凝固。 3) 搓揉後，水明顯變成淡黃色及較黏結。在室溫下靜置約30-40分鐘，凝固後愛玉就大功告成。 注意： 靜置過程是讓果膠與金屬離子有足夠時間連結起來，所以不要胡亂攪動搓揉後的水 4) 凝固後的愛玉可放置於冰箱儲存。愛玉本身比較淡味，食用時通常會加入調味或配料。 頁首

膠袋，真的可溶於水? 刊登日期: 2020年11月2日 香港每年棄置超過40億個膠袋，數量多得驚人。我們都知道膠袋難以自然分解，會引起不少環境問題，但要於日常生活中做到零膠袋的確比較困難，所以我們首要減少使用和重覆使用膠袋。其次，我們亦可以考慮選用對環境傷害較少的替代品，近年市面上就可找到由聚乙烯醇和澱粉製成的膠袋。 聚乙烯醇是一種水溶性聚合物，所以這種膠袋可溶解於熱水中，再經過微生物降解變成二氧化碳及水。其實有不少產品是由聚乙烯醇製成的，例如近年興起的洗衣液膠囊，外層薄膜同樣由聚乙烯醇製成，所以膠囊會在洗衣過程中溶解。 大家可以在影片中，觀察一下傳統膠袋和聚乙烯醇膠袋在熱水中的分別。 此外，大家做勞作時，經常用到的透明膠水就是聚乙烯醇水溶液。大家不妨試試將膠水倒在一些平面上風乾，檢視一下乾透後薄膜的質感是否跟膠袋相似？

聚乙烯醇水溶液膠水及其乾透後形成的薄膜。

雖然聚乙烯醇膠袋未能成為傳統膠袋的完美替代品，我們可以多了解這類替代品，在日常生活中作出對環境更友善的選擇。不過無論用哪一種膠袋，記得少用、重用，保護地球！ 頁首

動物界大聲公（二）：蟬 刊登日期: 2020年10月7日 談及動物界的大聲公，又怎少得蟬呢？每年的夏季，不論在市區公園或郊外，我們都會聽到響亮的蟬鳴。有些品種的蟬，鳴叫聲更可以超過100分貝，跟電鑽發出的音量不遑多讓。但為甚麼細小的蟬可以成為大聲公呢？首先，只有雄性才能鳴叫，因為牠們要以響亮的鳴叫聲吸引雌性。雄性蟬的腹部有三個專為鳴叫而設的「特殊構造」─ 肌肉、鼓膜和空心的腹腔。相比之下，雌性蟬的腹部結構就簡單得多，看看下圖就可以比較兩者的不同之處。

蟬標本腹部第一節橫切面

雄性蟬其中一個鼓膜位置

雄性蟬腹部內有一對V形肌肉分別連接着身體兩側的鼓膜，像一塊薄膠片的鼓膜會被肌肉拉動而改變形狀，繼而發出聲音。下面的影片就以膠水樽模擬鼓膜發出聲響的原理，但蟬振動鼓膜的速度當然快得多，每秒可以振動接近400次。此外，蟬的腹部跟大部分昆蟲的腹部很不一樣，是空心的，所以鼓膜發出的聲音在腹腔產生共鳴而擴大，原理就像木結他空心的共鳴箱，幫助擴大聲音。 科學家對蟬如何以很少的能量發出巨大聲音很有興趣，並希望掌握蟬的發聲原理，應用在日常生活上，例如改進聲納探測技術等等。你也可以嘗試動手了解蟬的鳴叫原理，例如參考影片試試以膠水樽模擬蟬鳴，又或者嘗試製作共鳴箱來擴大聲音。 影片中模擬了雄性蟬腹部的肌肉如何拉動鼓膜發出聲響 頁首

動物界大聲公（一）：沼蛙 刊登日期: 2020年10月6日 我們人類會透過說話溝通，而動物就以不同的鳴叫方式與同伴溝通。有些體型細小的動物反而能發出響亮的鳴叫聲，可算是動物界裏的「大聲公」，你有遇過這些「大聲公」嗎? 在春、夏季，大家走到溪邊或公園的池塘，就有機會遇到其中一位「大聲公」─ 沼蛙。沼蛙是香港常見蛙類，屬於兩棲類動物，主要生活在溪澗、池塘及水田。 影片：鳴叫中的沼蛙 為甚麼沼蛙要叫得那麼大聲？因為春、夏季就是牠們的繁殖季節，雄性沼蛙要「引吭高歌」才可以吸引異性，有時牠們還要大聲驅趕其他入侵領域的雄性沼蛙。牠們為了要發出充滿雄性魅力的聲音，演化出特別的身體構造。大家可以留意影片中，雄性沼蛙發聲的時候是閉上嘴巴，鼓脹口部下方兩側稱為「鳴囊」的泡泡。 沼蛙發出聲音的過程： 1. 閉上嘴巴，由肺部呼出空氣 2. 呼出的空氣經過喉部令鳴囊充氣，途中振動聲帶發出聲音 3. 聲音透過鼓脹的鳴囊傳開去 因為鳴囊像氣球般具有彈性，所以每一下鳴叫之後，鳴囊會縮回原狀，內裏的空氣就會回流到肺部，這樣沼蛙就可以迅速回氣，像「長氣袋」一樣持續鳴叫。除了有助鳴叫外，脹鼓鼓的鳴囊亦可以增加雄性沼蛙的外在魅力，吸引雌性的目光。 其實在大自然裏，每種蛙類都有獨特的鳴叫聲，所以科學家會把牠們的叫聲錄下來，得出聲學頻譜圖，分析其音頻隨時間的變化，這些資料有助進行生態調查或相關的科學研究。下次聽到蛙類在鳴叫，除了可以靜靜細聽外，也可以利用你的智能電話進行錄音，然後利用一些免費應用程式進行分析，並嘗試和其他聲音對比，說不定會有新發現呢！

沼蛙鳴叫聲的聲學頻譜圖

雄性沼蛙鳴叫時口部下方兩側的鳴囊會脹大

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閃電的光譜 刊登日期: 2020年9月30日 香港的夏季常受雷雨天氣影響，有時一場雷暴可以出現數千次閃電。一道電光足以把整個天空照亮，究竟這些強光蘊藏著甚麼秘密呢？ 對於發光的物體，研究它的光譜是了解它們的好方法。把一小片衍射光柵放在手提電話鏡頭之前進行拍攝，就可以紀錄閃電的光譜。在光譜中，可以看到幾條較為明顯的顏色線，它們是氮離子的發射譜線。原來我們目睹了空氣中的氮，因閃電產生的高溫而被電離的過程。 閃電本來是大氣現象，但原來對生物非常重要。空氣中的氮氣被閃電電離後，會和氧結合成氮氧化物，再經雨水帶進土壤形成硝酸鹽，即肥料的成分。空氣中的氮進入了食物鏈，構成生物體內的蛋白質。（氮氣亦可透過微生物作用變成氨，再被其他生物利用。） 拍攝閃電光譜可以在室內進行，千萬不要在雷暴下走到空曠的地方，免生危險。

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綿密泡泡的秘密 刊登日期: 2020年8月18日 保持雙手清潔是預防疾病的有效方法。近年，不少洗手液都推出了泡沫版本，只需按壓一下，瓶內的皂液馬上變成手中綿密的泡沫。但是，為甚麼它不像剃鬚膏那樣需要盛載於金屬製的壓縮氣罐之內？難道皂液是以特別配方調製？還是另有原因？ 我嘗試把泵頭拆開來一探究竟。(圖一)除了在一般清潔劑瓶子會找到的吸管和彈簧之外，我還發現一個細小的圓筒形組件，兩端蓋有細密的濾網。若把這個組件拿走，泵頭只會壓出皂液而非泡沫，証明這小東西正是起泡的關鍵。(圖二及圖三) 後來，我成功以化妝棉、海綿百潔布、甚至外科口罩中層的物料來代替濾網。根據觀察所得，似乎越細的過濾孔，所產生的泡沫就越綿密。最近，市面上推出了一種標榜能造出如忌廉般幼滑的泡沫沐浴露，而這個瓶子的獨特之處，在於壓嘴末端再有一層額外濾網。(圖四) 雖然泡沫泵頭能使皂液產生泡沫，但皂液中水和肥皂的比例也需配合得宜，才能令泡沫質感豐盈。如果皂液太稀，所產生的泡沫就不能維持形態。反之若太濃稠，皂液會堵塞濾網，無法產生泡沫。這次探究讓我體會到，經過發明者的一番巧思，洗手這件平常事也可以變得更方便有趣。

圖一. 泡沫泵頭的構造	圖二. 頂部的濾網比底部的更細密
圖三. 泡沫產生的機制
圖四. 一層額外、細密的濾網能產生如忌廉般的泡沫

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錄像節目，請按此。   「400次咖啡」的科學   刊登日期: 2020年6月5日   咖啡是十分常見的飲品，那麼最近蔚為風潮的「400次咖啡」又有甚麼特別之處？難道綿滑泡沫的秘密在於咖啡裏面的咖啡因？就讓香港科學館總館長Paulina，和香港科技大學化學系、科學教育助理教授Emily博士為大家一齊解開這個謎團吧。 頁首

市區中的樹頭菜花海

刊登日期: 2020年4月9日 初春到來，總會聽到友人計劃到海外賞花，但原來只要找對時間，在香港市區也可看看樹、賞賞花呢！ 這次要為大家推介的就是樹頭菜。聽到這個名字，大家可能會聯想起食用的蔬菜，其實樹頭菜是一種香港市區常見的落葉喬木，最高可達15米。為甚麼會有樹頭菜這名字呢？因為中國雲南的居民會採摘樹的幼嫩葉子製成醃菜。除了具食用價值外，樹頭菜的木質輕而堅硬，枝幹還可製成小魚狀的假餌用以釣魚，所以樹頭菜亦被稱為魚木。 樹頭菜樹形優美，花期在四月中下旬。開花時，樹頭菜的枝條末端會冒出一球又一球的漂亮花朵。我會趁四月連場春雨過後，走到種滿樹頭菜的太子道西、界限街或科學館附近漆咸道南一帶，沉醉在那片壯觀的黃白色花海之中。只要我們細心觀察樹頭菜的花，就會發現它非常特別，剛剛開花的時候是白色的，後來會漸漸變成黃色。而每朵花有多條長長的雄蕊，雄蕊比花瓣還要長，其向下低垂的姿態跟蜘蛛的長腳相似，所以樹頭菜的英文名字正正就是"Spider Tree"。 在市區種植樹木除了可以美化環境外，還可以為生態增值。樹頭菜的樹葉是鶴頂粉蝶幼蟲的食物，所以在春夏交替，很大機會看到鶴頂粉蝶，一種香港體型最大的粉蝶在樹頭菜附近飛舞呢！

樹頭菜花海	樹頭菜的花會由最初的白色漸漸轉成黃色
樹頭菜的每朵花有數十條暗紅色的雄蕊	鶴頂粉蝶的翅膀頂有鮮艷的橙色斑紋

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由木棉開始，認識香港樹木

刊登日期:2020年3月23日 每年三月至四月，漫步於香港的街道上，我總會被火紅的木棉花吸引。木棉又名英雄樹，屬於落葉喬木，它筆挺的樹幹可高達25米。木棉在香港廣泛種植，在多區的街道或公園都可找到它的蹤影。 除了觀賞價值之外，木棉渾身是寶，木棉花曬乾後可製成中藥材，我們飲用的五花茶其中一種「花」就是木棉花，而樹皮和樹根亦可以製成中藥材，具有清熱解毒的功效。木棉對本地生態也有很大貢獻，不少常見的雀鳥，例如：紅耳鵯、八哥和暗綠繡眼鳥(相思)等，都喜歡食用木棉花蜜，在盛放中的木棉樹上會有不少雀鳥流連，因此，我們在賞木棉花時，還可以趁機觀鳥呢！ 雀鳥和昆蟲吃花蜜時，會不知不覺地幫助木棉傳播花粉。成功授粉的木棉花會結出10至15公分長的果實，成熟後果殼會裂開，裏面帶有棉絮的種子就會隨風飄散，找尋新地方落地生根。踏入五月份，大家就可以欣賞木棉飄絮這美景。 其實我們對木棉並不全然陌生，從課本到粤語流行曲都有提及木棉的英姿，只是大家在忙碌的生活中未必會察覺到它的存在。由今天開始，不妨嘗試放慢腳步，在每天經過的街道上欣賞一下樹木的美態， 讚嘆大自然的奇妙!

開花中的木棉	帶有棉絮的種子非常輕，可藉由風力傳播到遠處。
木棉花的花蜜是鳥兒們的美食。

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