来自我的知乎回答：
原问题：水滴的痕迹为什么外圈脏中间干净，说明表面脏吗？
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可惜您发现的太晚了……
Capillary flow as the cause of ring stains from dried liquid drops : Abstract : Nature
--------11.23补充---------
谢各位抬爱。这其实是一个知乎社区中比较反感的抖机灵的答案。我解释一下这样回答的动机吧。
我有些材料科学方面的研究兴趣，因此对材料科学里一些有趣的小现象比较关注。这些小现象其实也都和咖啡圈一样来自于生活的细节，但是他们已经或至少将会深刻的影响材料科学以及超越纯粹科学的先进技术，有的甚至已经影响到了我们的生活。
被无数次提及的是荷叶效应。化学所和北航的，被我誉为国内化学界两大逗比之一（另一个是贵州大学的聚合物物理学家郑强）的江雷院士一直在这方面（超疏水）引领表面科学和界面技术的国际潮流。他开发的基于荷叶自洁效应的涂料已经应用于国家大剧院的玻璃等。不过据我观察，大剧院还时不时需要保洁人员爬上去清洗。
江雷虽然人比较逗比，他的science还是很发人深省的，他非常善于挖掘这种有趣的小东西，用 @金晨羽 网红姐姐的说法是“it's not trivial”！比如说他曾经去清华偷荷叶，并设计了一个装置抽取茎的纤维做电纺丝，获得了一种性能良好的结构材料(Bioinspired Green Composite Lotus Fibers)。在科研的哲学上，他和王中林等人都是“脑洞派”的代表。这种脑洞派是我最喜欢的一个流派。
脑洞派往往从一个小的现象或者发现出发，设计出匪夷所思的实验，展示其背后深刻的物理内涵，或展现简单效应的精巧应用，令人震惊。请允许我在这里再举两个例子：长春应化所的研究人员把普通的嘧胺海绵利用两种简单的分子加以改性，获得了防火的吸油海绵，可用于海上油污的回收（A Superhydrophobic Sponge with Excellent Absorbency and Flame Retardancy）。而王中林院士的工作就更是脑洞大开，刚刚发表没多久的一个工作是通过他的摩擦生电材料，利用水能来实现水分解（Self-Powered Water Splitting Using Flowing Kinetic Energy）。通过上面俩例子，我想展示的就是脑洞派的脑洞到底有多大。
我对题主的这一发现不是嘲讽而是真诚的鼓励。脑洞派认为，生活中处处有文章（paper），一个看似trivial的现象，深究下去说不定就是一篇Nature。我从小就有相关的生活经验，但是我从来没有去深究。题主来知乎提问就说明很有insight。
说起来coffee ring effect（CRE）。我在知乎上不太回答问题，这个问题倒是一下子吸引我了。CRE我很早就听说过，但是没有太注意。最近一段时间，我至少看到了三篇相关的文章，所以看到这个提问才有些敏感：又是coffee ring！
谈到CRE必引用的一篇文献就是1997年这篇Nature（Capillary flow as the cause of ring stains from dried liquid drops），但是说这个现象是这篇文章首先提出的似乎不太合适。因为前人已经对类似的现象进行了描述（有人认为这篇似乎是讲自组装的Nature也属于此类Two-dimensional crystallization）。但无论如何，这也是CRE被人类认识以及利用的里程碑文章。本文的写作非常流畅，充满诗意，我很喜欢。本文首先分析了这个现象并抽象出物理模型，接着用简洁的物理工具对其进行解释和推论，最后用模型体系进行实验验证。他们的理论大意如图1所示。这个图很漂亮不需要解释什么，只要看那个楔形部位就会顺理成章的想到毛细作用。这篇文章对CRE的解释就是毛细流。关于这个解释也有人有不同意见，我不很了解，就不介绍了。
图 1. Deegan等人对coffee ring effect的解释，引自nature.com 的页面
CRE的第二个里程碑事件是Nature 2011年的一个封面文章（图2，谁能告诉我怎么找到更清晰的版本）。
--------11.23补充---------
谢各位抬爱。这其实是一个知乎社区中比较反感的抖机灵的答案。我解释一下这样回答的动机吧。
我有些材料科学方面的研究兴趣，因此对材料科学里一些有趣的小现象比较关注。这些小现象其实也都和咖啡圈一样来自于生活的细节，但是他们已经或至少将会深刻的影响材料科学以及超越纯粹科学的先进技术，有的甚至已经影响到了我们的生活。
被无数次提及的是荷叶效应。化学所和北航的，被我誉为国内化学界两大逗比之一（另一个是贵州大学的聚合物物理学家郑强）的江雷院士一直在这方面（超疏水）引领表面科学和界面技术的国际潮流。他开发的基于荷叶自洁效应的涂料已经应用于国家大剧院的玻璃等。不过据我观察，大剧院还时不时需要保洁人员爬上去清洗。
江雷虽然人比较逗比，他的science还是很发人深省的，他非常善于挖掘这种有趣的小东西，用 @金晨羽 网红姐姐的说法是“it's not trivial”！比如说他曾经去清华偷荷叶，并设计了一个装置抽取茎的纤维做电纺丝，获得了一种性能良好的结构材料(Bioinspired Green Composite Lotus Fibers)。在科研的哲学上，他和王中林等人都是“脑洞派”的代表。这种脑洞派是我最喜欢的一个流派。
脑洞派往往从一个小的现象或者发现出发，设计出匪夷所思的实验，展示其背后深刻的物理内涵，或展现简单效应的精巧应用，令人震惊。请允许我在这里再举两个例子：长春应化所的研究人员把普通的嘧胺海绵利用两种简单的分子加以改性，获得了防火的吸油海绵，可用于海上油污的回收（A Superhydrophobic Sponge with Excellent Absorbency and Flame Retardancy）。而王中林院士的工作就更是脑洞大开，刚刚发表没多久的一个工作是通过他的摩擦生电材料，利用水能来实现水分解（Self-Powered Water Splitting Using Flowing Kinetic Energy）。通过上面俩例子，我想展示的就是脑洞派的脑洞到底有多大。
我对题主的这一发现不是嘲讽而是真诚的鼓励。脑洞派认为，生活中处处有文章（paper），一个看似trivial的现象，深究下去说不定就是一篇Nature。我从小就有相关的生活经验，但是我从来没有去深究。题主来知乎提问就说明很有insight。
说起来coffee ring effect（CRE）。我在知乎上不太回答问题，这个问题倒是一下子吸引我了。CRE我很早就听说过，但是没有太注意。最近一段时间，我至少看到了三篇相关的文章，所以看到这个提问才有些敏感：又是coffee ring！
谈到CRE必引用的一篇文献就是1997年这篇Nature（Capillary flow as the cause of ring stains from dried liquid drops），但是说这个现象是这篇文章首先提出的似乎不太合适。因为前人已经对类似的现象进行了描述（有人认为这篇似乎是讲自组装的Nature也属于此类Two-dimensional crystallization）。但无论如何，这也是CRE被人类认识以及利用的里程碑文章。本文的写作非常流畅，充满诗意，我很喜欢。本文首先分析了这个现象并抽象出物理模型，接着用简洁的物理工具对其进行解释和推论，最后用模型体系进行实验验证。他们的理论大意如图1所示。这个图很漂亮不需要解释什么，只要看那个楔形部位就会顺理成章的想到毛细作用。这篇文章对CRE的解释就是毛细流。关于这个解释也有人有不同意见，我不很了解，就不介绍了。
图 1. Deegan等人对coffee ring effect的解释，引自nature.com 的页面
CRE的第二个里程碑事件是Nature 2011年的一个封面文章（图2，谁能告诉我怎么找到更清晰的版本）。
图 2. Nature Vol 476 No. 7360 封面
这篇文章（Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions）讨论的就不是CRE本身，而是如何抑制这一效应。他们的结果非常惊人，仅仅是把粒子由球状换成了椭球状，CRE就能被充分的抑制。这里我再放一张文章的原图，是想再次说明：好的图表是不需要解释，不言自明的。
图 3. Yunker等人利用各向异性颗粒抑制CRE，引自nature.com 的页面
简单的说一下，图 3a、b是不同颗粒（右上插入图）在液滴挥发后的现象，可以观察到长短轴比为1的球形粒子明显具有CRE而长短轴比为3.5的椭球形粒子则均布在液滴覆盖的面上。图 3c则和图 1说的是同样的事情。图3 d展示了不同长短轴比的粒子在不同径向距离上的分布密度，而图3 e则展示了最大密度与最小密度比值随着长短轴比的变化规律。
他们的解释是各向异性颗粒产生了一种长程相互作用使其聚集。文章后续还进行了一些深入的研究，科学网的这篇报道（科学网—科学家揭开“咖啡环效应”之谜）讲的很不错，但是还有很多细节没交代。最后再引用两个文中的视频，直观感受CRE的产生过程：
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7360/extref/nature10344-s2.mov
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7360/extref/nature10344-s3.mov
写到这里，我想反思一下CRE为何如此重要。我认为大概有这样几条：
- 常见而特殊。每个人注意到这个现象的时候都会思考一下为什么，但是很少有人想到毛细流，而想到其他的解释（所谓Marangoni流之类的）就更不容易。这么正常而又反常的现象，明显会有很大的作用！
- 普适性。从小分子到微米粒子的尺度范围，各种不同的液相、悬浮物和基底都保守的出现这一现象。
- 具有理论深度。这不仅是一种经典的传递现象（transport phenomenon），更隐含着自组装（自组织）的因素。
- 可调控。粒子形貌不同，得到的结果也不同。加入表面活性剂也会有奇怪的现象出现。
- 具有实践意义。试想在一个固体基底上，液相不断挥发，沉积下另一种粉末的过程，在自然界和人类活动中都是非常常见的。喷墨打印机就是这样的啊。
再说我最近看到的三篇文章，两个工作。
当我第一次看到Dynamic Photocontrol of the Coffee-Ring Effect with Optically Tunable Particle Stickiness 这篇文章的时候，我想这就是yet another CRE的文章，就没读。而上上周Nature写了一个新闻让我对此有些感兴趣（Controlling Coffee Ring Effect）。毕竟Nature是一个生命科学期刊，化学的文章并不多。
这个巴黎高师的工作也是意图去抑制CRE，从而将纳米颗粒在板子上沉积出圆形”像素“，实现”印刷“。他们的体系包括一种带负电的纳米粒子，和一种光活性的，带正电的表面活性剂。在紫外光的照射下，表面活性剂分子发生构象变化，可以使纳米粒子粘连在一起，效果如同上一个工作中使用的各向异性颗粒一样，粒子间相互作用增强，不会产生CRE。如果不加光照，则会产生CRE。利用这一体系，他们在平板上印出的自己学校的简称。
图 4. Anyfantakis等人利用粘性纳米粒子抑制CRE的工作，引自Dynamic Photocontrol of the Coffee-Ring Effect with Optically Tunable Particle Stickiness
最后一个工作是唐本忠院士（话说我以前的印象是唐先生在华理，现在是个什么情况……）的在德国应用化学上的文章（An Aggregation-Induced-Emission Platform for Direct Visualization of Interfacial Dynamic Self-Assembly），依然是他的拿手好戏聚集诱导荧光（aggregation induced emission，AIE）。他们的工作并不是研究CRE本身，而是利用AIE的探针去做CRE过程的可视化。
我开头的时候说过，我对材料科学中一些有趣的小现象比较关注。最后再大概总结一下有哪些类似的东西：
- Coffee ring effect
- Cheerios effect，麦片效应（为啥Google出来的都是“同性恋家庭……”）。就是浮在水面上的物体相互接近的效应。YouTube上有相关的视频可以去看看。我之前在天津一中的科技节上给中学生展示过，很有趣。
- Lotus effect，莲花效应。关键词：自洁；超疏水；微结构；水黾。我觉得这是江雷院士庞大学术体系的基石。
- 壁虎脚的原理。对于研究步态（gaiting）、再生医学的人来说，壁虎都是良好的模型动物，而纳米科学家特别关注其多褶皱的脚底，研究它们为啥能紧贴墙壁。
- Petal effect，花瓣效应。这是江雷院士和二校的一些人于2008年在一篇Lagmuir首先提出的（Petal Effect: A Superhydrophobic State with High Adhesive Force）。大意是又疏水又有粘性，像是粘在花瓣上的水。
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