夏天来了，如何科学地防晒？
作者：罗健（中国科学院大连化学物理研究所）
图片来源见水印
夏天来了，生命都进入了一种躁动的状态，植物蓬勃地生长，花儿尽情地开放，蝉儿疯狂地鸣叫，就连那海水，也仿佛中了魔似的，歇斯底里地拍打着海岸。
与大自然亲近的机会，你怎舍得轻易错过？但是！等等！阳光这么毒，会不会被晒黑？皮肤会不会起难看的红点？会不会脱皮？啊，我还是待在家里吧。
其实，你所需要的，只不过是一支防晒霜而已。
也许你已经习惯在夏日出门前使用防晒霜，也许你已经使用过好几种防晒霜，又也许，你还想从科学的角度来了解，为什么需要防晒霜。今天我们就来讲讲防晒的话题。
为什么需要防晒？
阳光，是一个美丽的东西，它带来了温暖，带来了光明，带来了让我们每每惊喜的彩虹。
棱镜可以把太阳光分解（图片来源：物理之友）
我们都知道，阳光并不只是红色，不只是绿色，它是包含多种颜色的混合光。雨过天晴后的彩虹有红橙黄绿青蓝紫七种颜色，这是我们能看见的，称之为可见光，这些光的能量依次升高。除此之外，还有我们看不见的，比如比紫色能量还要高的紫外线。
我们可以简单地将紫外线按能量分为高、中、低三种。紫外线的能量越高，破坏力越强。
我们应该感谢地球上空的臭氧层，因为它吸收掉了所有高能量的紫外线和绝大部分中等能量的紫外线，最终只有少量的中等能量的紫外线和低能量的紫外线能到达地球表面，照射到我们的皮肤上，促进体内维生素D的合成，继而有效地促进钙的吸收，防止骨质疏松。但是，过量的紫外线会损伤我们的皮肤，引起各种皮肤性疾病。
大部分的紫外线都被臭氧层吸收掉了，只有少量能够到达地球表面（图片来源：中国网）
幸好，我们的皮肤有一套保护自己的方法，没错，请相信你的眼睛，就是——被！晒！黑！
皮肤的这套自我保护机制有一个专业名词叫做黑色素沉积，等到你安安静静地在家里待个两三天，沉积的黑色素就会散开，然后你就能重新变白。可是，你或许并不愿意变黑，并且，皮肤的这套自我保护机制反应相对迟钝，你的手臂上还是起了红点。所以，你需要额外的保护方法，来免除紫外线的伤害，于是，防晒霜开始大展拳脚。
防晒霜大揭秘
从防晒原理来分，防晒霜可以分为物理防晒和化学防晒两种。物理防晒就是将光反射掉，犹如在皮肤表面涂了一层反光镜，阳光根本接触不到皮肤。这种方法行之有效，过度使用不痒不痛，并且走在路上亮闪闪的，好不拉风。
好啦，开玩笑，你也不想成为行走的太阳，所以说，物理防晒适当用用就行。
另外一种防晒原理叫做化学防晒，有这样一些物质，它们涂在皮肤上无害无毒，能够有效地吸收紫外线，并且呢，能够快速地将紫外线的能量转化成热能，散到环境中。如此一来，紫外线就无法穿透皮肤而引起皮肤病，我们也可以放心地晒太阳，吹海风，或者去掏鸟窝。
市面上的防晒霜有很多种，你所钟情的可能只是某一种，为什么？因为好用。那么，什么样的防晒霜才能算是好用的防晒霜呢？
最基本的，它要能防晒（求求你不要瞎扯了好吗，防晒霜还能不防晒？好的，接下来，一本正经地扯）。
图片来源见水印
从科学的角度讲，一种好用的防晒霜，必须要能够有效地吸收到达地球表面的UVB (280~315 nm)和UVA (315~400 nm)波段的紫外线，并快速地把它们转换成热散到环境中，而且对人体无害。顺便说一句，这个要求对太阳眼镜同样适用。
是不是有点糊涂？我们说的简单点。
首先，防晒霜必须有效地吸收到达地球表面的所有的紫外线。
也就是说，不能只吸收中等能量的，也不能只吸收低能量的，当然了，也别对可见光有明显的吸收，不然，你的皮肤的颜色看上去会有些怪怪的。
一般的，一种物质很难达到这么宽的吸收范围，所以一种防晒霜里都是有好几种物质混合的，以达到吸收所有紫外线的目的。
其次，吸收完紫外线后，防晒霜还得有能力将紫外线的能量消耗掉。
如何消耗呢？一般是转化成无公害的热能散发到环境中，转化的速率要求要快，效率要求要高。并且，转化一次后还能继续使用，不能是一次性的产品。虽然不要求管用一万年，至少要一天，不然出去玩的时候还要时不时地涂抹防晒霜，多不方便。
最后，也是最终的目的，不能对人体有伤害。过敏、有毒肯定是不行的。
满足这三个条件，就可以称之为好用的防晒霜啦。
最后，我们来插播一条我们的研究人员关于防晒研究的新进展，虽然下面介绍的这个发现不一定能取代目前已经成熟商业化的防晒产品，不过，作为一种新的成分添加到现在的防晒霜里还是有无限前景的哟。
植物中发现防晒新机理
近日，我们研究了一种十字花科植物的防晒分子的防晒原理，这个分子的英文名叫sinapoyl malate (缩写为SM)，中文名？好吧，真不知道。
SM均匀地分布在叶面上，保护植物光合作用等生命过程不被过量的紫外线损害。在植物体中，合成SM的前驱体叫sinapic acid (缩写为SA，这个中文我们知道，芥子酸)。既然植物体有大量的SA，为什么不用SA而是用SM作为防晒分子呢？SM相比SA有什么绝对优势呢？这是一个问题。
另外，虽然已经有研究SM防晒原理的工作，但是它们研究的是SM在气体或者有机溶剂中的防晒原理。我们知道，我们体内大部分都是水，所以我们决定研究这两个分子溶解于水后的防晒原理。
在这个工作中，我们用了两个关键技术。
一个是飞秒瞬态吸收光谱，这是个实验技术。
是不是觉得很高端？是的，确实很高端。这个技术可以探测到一个非常快的运动过程。有多快？想象你一秒钟可以从地球飞上月球，这个速度够不够你豪情万丈的？
接着再往前想象，以你这么快的速度，往前走一根头发丝的百分之一那么细的距离，这个过程你能想象有多快么？所需要的时间是不是觉得可以忽略不计？
我们这个技术就能探测到上面提到的这个你认为完全可以忽略的过程。
另外一个技术是理论技术，需要运用高性能的计算机进行科学计算。
这个理论方法叫做含时密度泛函。是不是不顺口？我也觉得很绕口，要不是它曾经拿过诺贝尔化学奖我也懒得去理会。不过这确实是个好东西，目前在材料设计等许多方面都在大展拳脚。
总之，经过一番折腾，我们发现在水溶液中，SM和SA都能够通过扭转快速地将紫外线转换成热能。但是呢，SM扭转后还能继续吸收紫外线，SA就不行了，是一次性的。
植物天天在烈日下暴晒，弄个一次性的防晒霜能管什么用？所以，在进化的长河中，SM就被大自然选择担起了防晒的大任。
此外，我们还发现，虽然SA防晒效果并不理想，但是在酸性环境中，SA跟SM一样好用。这提示我们，对SA进行适当地化学修饰后，非常有可能成为和SM一样效果的防晒霜。所以，前景大大的有木有？
高温来袭，记得防晒哟
（文章首发于科学大院，大连化物所供稿，转载请联系cas@cnic.cn）
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