海王，讓人類像魚一樣呼吸

眾所周知，人類無法從水中攝取氧氣，因此潛水員在水下活動最核心的問題是呼吸，解決呼吸問題也就成為了潛水技術(shù)中最復(fù)雜的技術(shù)之一。

海王是誰？

其實，水中溶解有一定量的氧氣，魚類就是通過腮從水中攝取氧氣來維持生命的。理論上，如果能掌握從水中快速攝取氧氣的技術(shù)，那么人類在水下活動就不再需要攜帶氣體。

但是，人在水下保持長時間呼吸一向被認(rèn)為是不可想象和不可能完成的事情。人們之所以這么認(rèn)為，是因為人類和其他哺乳動物沒有與魚類一樣的腮，所以人類無法利用水中的氧氣維持生命。

因此，讓人類像魚一樣呼吸水中的氧氣并長期在水中生存的想法，聽上去就像是科幻故事。但來自南丹麥大學(xué)的科學(xué)家們，已經(jīng)打造出了一種特殊的物質(zhì)——通過使用特殊合成的晶體材料，能夠以極高的濃度吸收和儲存氧氣。只需一小桶這樣的物質(zhì)，就能夠等效于吸收整個房間里的氧氣。也就是說，只要幾個小小的顆粒，就能替換潛水員所使用的笨重儲罐。

新材料研發(fā)負(fù)責(zé)人丹麥大學(xué)克里斯蒂娜·麥肯齊教授稱，這一發(fā)現(xiàn)的影響是深遠(yuǎn)的——這種材料可以從空氣中源源不斷地吸收氧氣，呼吸功能障礙患者需要日常呼吸氧氣，利用這一技術(shù)將可以讓患者擺脫沉重的氧氣瓶；潛水員將來也有可能利用這種技術(shù)，潛水員只需攜帶少量這種晶體顆粒，呼吸這種材料吸收自水中溶解的氧氣，將不需要攜帶氣瓶或從水面供應(yīng)氣體。因此，他們將這種合成晶體材料命名為海王晶體。

這種合成材料可在不借助其他手段的情況下，持續(xù)地從空氣和水中攝取氧氣。當(dāng)然，最關(guān)鍵的一點是，該合成材料還能以可控的方式，在需要時進(jìn)行儲存或釋放。如，只要經(jīng)過稍微加熱或者暴露于低氧壓狀態(tài)下，晶體吸收的氧氣就可以釋放出來。

此外，通過改變材料的組成結(jié)構(gòu)，該合成材料就可以不同的速率釋放出氧氣。當(dāng)然這也意味著它可用于調(diào)節(jié)燃料電池的氧氣供給（通過在燃料電池中創(chuàng)建類似的材料層）。該研究成果朝讓人類像魚一樣呼吸水中的氧氣這一目標(biāo)前進(jìn)了一步，不過，目前大批量生產(chǎn)這種合成材料還很難實現(xiàn)。

海王這一名字來源于DC漫畫公司旗下的超級英雄，由保羅·諾里斯與莫爾·韋辛格聯(lián)合創(chuàng)作，首次登場于1941年11月的《多趣漫畫》，是美國海邊一個燈塔看守人與海底之國的亞特蘭蒂斯皇后所生，擁有半人類、半亞特蘭蒂斯人的血統(tǒng)。

海王從小就展現(xiàn)出了遠(yuǎn)超常人的各項體能，能在水下自由活動與呼吸，和海洋生物溝通等異于他人的能力。在前任亞特蘭蒂斯國王死后，王位空缺，海王母親派人找到他，加冕其為亞特蘭蒂斯國王，掌管七海。海王被賦予了亞特蘭蒂斯王權(quán)的象征，其能操控大海力量，掀起風(fēng)浪的三叉戟，后與超人、蝙蝠俠等人創(chuàng)立正義聯(lián)盟，成為聯(lián)盟七大創(chuàng)始人之一。

海王晶體如何起作用？

那么，與功能強(qiáng)大的海王同名的海王晶體又是如何起作用的呢？

海王晶體吸收氧氣的能力主要依靠鈷離子，并配合以專門設(shè)計的有機(jī)分子。這種吸收氧氣的能力取決于可用的含氧量、環(huán)境溫度以及大氣壓力，且它可以在數(shù)秒到幾天的時間里慢慢進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

南丹麥大學(xué)的Christine McKenzie教授表示，這種新材料的一個重要特性是，它不會與氧進(jìn)行不可逆的反應(yīng)，因此可以像人造血紅蛋白一樣，成為氧的傳輸和儲存介質(zhì)。這非常類似于血紅蛋白吸收氧氣的能力。

由于氧氣難溶于水和血液，地球上所有生物都是利用金屬離子結(jié)合和運輸氧氣的，人和許多動物血液中的血紅蛋白就是依靠鐵離子結(jié)合氧氣的，肌肉細(xì)胞內(nèi)的肌紅蛋白、神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的腦紅蛋白等也屬于類似分子。螃蟹和蜘蛛等動物則依靠銅離子實現(xiàn)結(jié)合和運輸氧氣的目的。金屬離子吸收氧氣的能力十分巨大，因此這種材料擁有強(qiáng)大吸收氧氣的能力并不讓人意外。如果有一天，潛水員直接在水中吸氧，而無需背著沉重的儲罐等裝備，大家也沒必要去驚訝了。

McKenzie教授稱，他們想知道光是否也能夠觸發(fā)其釋放氧氣，如果可行，那海王晶體將在人工光合作用領(lǐng)域迎來廣闊的前景。至于這項技術(shù)將于何時商業(yè)化，目前并未被擺上議事日程，但這項研究已發(fā)表在英國皇家化學(xué)學(xué)會會刊——《化學(xué)科學(xué)》雜志上。（責(zé)任編輯/和恩馨）