中国科大在纳米限域毛细凝聚理论研究取得重要突破

  《中国教育报》-《中国教育报》(记者方梦宇,通讯员范琼)最近,中国科学技术大学的王凤超教授与诺贝尔物理学奖获得者,英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆教授合作。以将毛细管凝聚在纳米极…

  《中国教育报》-《中国教育报》(记者方梦宇,通讯员范琼)最近,中国科学技术大学的王凤超教授与诺贝尔物理学奖获得者,英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆教授合作。以将毛细管凝聚在纳米极限内。研究取得重要进展。该研究结果于12月10日发表在国际著名学术期刊“自然”上。

  毛细管冷凝是指毛细管通道的狭窄空间中的气体不需要达到过饱和状态以冷凝并转化为液体的现象。毛细管团聚与宏观固液界面的润湿和微观分子间力学有关。它是纳米约束力学的关键科学问题,也是中尺度科学国际前沿领域的热门话题。

  开尔文方程在理论上描述了由毛细管中弯曲的液-气界面引起的蒸气压变化,被认为是固-液界面润湿领域中的三种经典理论之一。然而,当通道直径减小到等于水分子大小的尺寸时,由于实验观察的困难,难以准确地定义在开尔文方程中使用的弯月面曲率和接触角的概念。如何在纳米尺度上修改开尔文方程?一直是研究人员关注的问题。

  这次,由中国和英国组成的联合研究小组使用由二维材料构成的纳米通道装置进行了实验,巧妙地利用壁变形来表征毛细管冷凝现象,并对实验结果和力学机理给出了合理的解释。

  中国科学技术大学的王凤超教授揭示了固液界面能的大小效应,发现在纳米/亚纳米尺度的毛细管冷凝中,这是固液界面的机械作用。它起着重要的作用,而不是通常认为的液体。空气界面起着主导作用。在此基础上,他们建立了纳米限制毛细管缩合的新理论,校正了经典的Kelvin方程,并将该方程的适用性扩展到了亚纳米尺度。该研究不仅为了解和理解毛细管缩合现象提供了基础,而且在微电子,制药,食品等行业具有非常重要的实际应用前景。

  值得一提的是,2010年,中国科学技术大学的计算力学团队与英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆教授的实验团队合作,在自然与科学领域发表了十篇学术论文。在过去的十年中。不仅开拓了世界科学技术的新前沿领域,而且一直是该领域的领导者。接下来,他们将继续在这一领域进行新的探索。

作者: 网站编辑

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