十二烷基硫酸钠就是你平时用的洗洁精、洗衣粉中的一种常见的发泡剂，表面活性剂。当它在水中溶解以后，就会发生电离，形成带正电的阳离子（钠），和带负电的阴离子（十二烷基硫酸根）。

当阴离子遇上污渍粒子以后，它们通常会用长长的尾巴把污渍包围起来，强迫原本不溶于水的污渍跟着它们一起到处漂。

所以，加了十二烷基硫酸钠之后，污渍就没法顽固地粘在衣服的纤维上了。但是这样就可以把衣服洗干净了吗？

于是，量量把 Sheldon 和山小魈变小了，放在了短裤的纤维上。

他们发现，山小魈的裤子是由纯棉纤维按照一定规则纺织成的，在材料学上，叫作

“双孔径毛细结构”（Biporous structure）

如果我们用加了洗涤剂的水冲洗这种材料中的污渍，藏在大孔中的污渍很容易冲走，但是藏在小孔中的污渍几乎不受影响。

所以，用十二烷基硫酸钠的饱和溶液冲洗后，虽然其中的阴离子会跟污渍粒子结合，减弱污渍在纤维上的附着力，但是在水流冲不到的犄角旮旯里，污渍粒子还是会赖着不走。

因此，当洗涤剂的阴离子把污渍粒子都包裹起来以后，正确的洗涤方法是：

再用清水冲洗！

先用洗涤剂溶液浸泡，再用清水冲洗之后，奇迹发生了：各种污渍粒子在阴离子的挟持下，突然从各个犄角旮旯里自动冒出来了。

这是因为，当我们用洗涤剂溶液浸泡衣服，再用清水冲洗它时，由于清水里阴离子的浓度低，衣服上的阴离子就会自发地向清水中扩散。

但是，十二烷基硫酸根做的阴离子长得大，扩散慢，钠做的阳离子个头小，扩散快。如果带正电的钠离子都跟着清水跑路了，剩下的阴离子由于带负电，就会在电场的作用下，迅速跟上。

这样一来，在十二烷基硫酸根做的阴离子的挟持下，污渍粒子再也藏不住了，都从各个旮旯里冒了出来。于是，原先水流完全冲不到的地方，一下子就变干净了！

所以，衣服之所以能变干净，靠的就是洗涤剂浓度差产生的扩散和电泳的联合效应，这叫做

扩散电泳（diffusiophoresis）

科学家在 1947 年的时候就发现了扩散电泳现象，但是直到今年 3 月，三位夏威夷大学的科学家才通过实验证明，衣服就是利用这个原理洗干净的。

脚本：Sheldon | 美指：牛猫 | 绘制：周源、赏鉴 | 排版：胡豆

注：

1.科学家用胶体粒子模拟洗衣服的过程

（a ）使用十二烷基硫酸钠饱和溶液持续冲洗，“死胡同”里的颗粒并不会冲出来，因此无法洗干净。

（b）先用十二烷基硫酸钠饱和溶液冲洗，再用清水冲洗，产生浓度的差异，就可以洗出很多颗粒。

2. 科学家用一块纯棉纤维演示三种不同的洗衣服的过程

（a）先用十二烷基硫酸钠饱和溶液浸泡，再用清水冲洗。

（b）先用十二烷基硫酸钠饱和溶液浸泡，再用十二烷基硫酸钠饱和溶液冲洗。

（c）先用清水浸泡，再用清水冲洗。

3. 十二烷基硫酸钠的高浓度溶液对皮肤有刺激性。所以，前面两个实验仅供参考，请大家不要在自己家里尝试做。

参考文献：

Sangwoo Shin, Cleaning by Surfactant Gradients: Particulate Removal from Porous Materials and the Significance of Rinsing in Laundry Detergency, Physical Review Applied 9, 034012 (2018).