【中国科学报】中外科学家创立纳米限域毛细凝聚新理论

2020年12月10日

【中国科学报】中外科学家创立纳米限域毛细凝聚新理论

本报讯（通讯员 桂运安）中国科学技术大学教授王奉超与诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆团队合作，创立纳米限域毛细凝聚新理论，将开尔文方程适用性拓展到亚纳米尺度。相关成果12月10日发表在《自然》上。

毛细凝聚是指在毛细通道限域空间内的气体不必达到过饱和状态，即可发生凝聚，从而转变成液体的现象。毛细凝聚关联了宏观固液界面润湿和微观分子间力学作用，是纳米限域力学的关键科学问题，也是当前介尺度科学的国际前沿热点。
开尔文方程描述了毛细管内弯曲的液气界面引起的蒸气压变化，是固液界面润湿领域三大经典理论之一。然而，当通道直径缩小到水分子大小尺寸时，由于实验观测难度大，开尔文方程里采用的弯月面曲率、接触角等概念，难以被准确定义。如何在纳米尺度下修正开尔文方程，一直是学界关心的问题。
中英联合研究团队利用二维材料构筑的纳米通道器件开展实验，通过壁面变形表征了毛细凝聚现象，并对实验结果和力学机理给出合理解释。王奉超研究揭示了固液界面能的尺寸效应，发现在纳米/亚纳米尺度的毛细凝聚中，是固液界面的力学作用在扮演重要角色，而非人们普遍认为的液气界面在起主导作用。据此，他们创立纳米限域毛细凝聚新理论，修正了经典的开尔文方程，并将方程适用性拓展到亚纳米尺度。
王奉超表示，这项成果不仅为极限尺度下毛细凝聚现象的认知和理解奠定了基础，而且在微电子、制药、食品等行业具有重要的实际应用前景。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038?/s41586-020-2978-1
《中国科学报》 (2020-12-10 第1版 要闻)

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/12/359375.shtm

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确实有革命性的潜力