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全球首发!纳米级可控气液界面问世

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科学大观园 2021-10-21 19:00
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日本大阪府立大学的研究人员开发了第一种纳米级可控气液界面。

研究人员展示的射流装置可以制造纳米级气液界面。

当液体遇到气体时,会形成一个独特的区域。分子本质上是可变的,能够从一种状态转化到另一种状态,或者以独特的方式结合。不论是咖啡散发的热量,还是化学溶液中分子浓度的增加,都蕴藏着气液界面的奥秘。但迄今为止,科学家们一直缺乏能够精确控制气液界面的工具,这限制了相关科学的应用。

eurekalert.org网站当地时间10月19日报道,日本大阪府立大学的研究人员开发了第一种纳米级可控气液界面。相关成果发布在《纳米快报》中。大阪府立大学副教授YanXu说:“由于纳米流体通道太小,传统的表面控制方法不再适用,制造可控的纳米级气液界面颇具挑战性。”

Xu认为,玻璃的光学透明性、热稳定性和机械稳定性使其成为制造纳米流体装置(fluidicdevice)的理想材料。虽然玻璃本身是亲水的,但表面修饰能使其转化为疏水材料,这有助于阻止样品液体中的分子与玻璃中的分子结合。研究人员制作了一种特殊的玻璃纳米通道,精确设置的亲水性金纳米图案能在纳米通道入口处局部吸引液体分子。

为了测试疏水处理效果,研究人员将水挤入更宽的一维纳米通道之中。在未经处理的通道中,水通过毛细作用进入更窄的二维纳米通道,其作用力与植物在无外部压力时将水从根部抽至叶片的作用力相同。Xu说:“我们观察到,水流在外部压力高达400kPa的二维纳米流体通道入口处停止了。该压力与家用水龙头的平均水压相当。超过这个压力,水就会破坏纳米流体通道。”

随后,研究人员在高压下用乙醇水溶液填充通道,并用空气去除左侧通道中的液体,形成气液界面。在零压力下,界面移动到二维纳米通道入口,并在亲水性金纳米图案处均匀静止超过一小时之久。在一定的外部压力下,界面可沿纳米流体通道移动。

Xu说:“可控纳米级气液界面为在明确定义的纳米级空间内精确富集目标分子创造了可能性。该成果或将对未来的化学、物理和生物过程与应用产生革命性影响。”

(部分图片来源于网络)

◎编译 | 德克斯特

◎审稿 | 西莫

◎责编 | 陈之涵

◎期刊来源 | 《纳米快报》

◎期刊编号| 1530-6984

◎原文链接:https://www.eurekalert.org/news-releases/931973

版权声明:本文为原创编译版,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。转载请注明来源。

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