“中科大纳米限域毛细聚集研究取得重要突破”

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本报讯(记者陈婉婉)中国科技大学教授王奉超与诺贝尔物理奖获得者、英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆团队合作，在纳米管毛细管聚集研究方面取得了重要进展。 这项研究成果刊登在12月10日出版的国际著名学术杂志《自然》上。

毛细管凝聚是毛细管通路有限的空间内的气体，不发生过饱和状态而是凝聚变为液体的现象。 毛细管聚集涉及宏观固液界面的润湿和微观分子间力学作用，是纳米畴力学的重要科学问题，也是当今介质尺度科学国际前沿的热点。 开尔文方程理论描述了毛细管内弯曲的液-气界面引起的蒸气压变化，被认为是固-液界面湿润行业的三大典型理论之一。 但是，在将通道直径缩小到与水分子大小相当的尺寸时，由于实验观测的困难，开尔文方程中使用的弯月面曲率、接触角等概念难以准确定义，而用纳米尺度修正开尔文方程是研究者们关注的问题。

此次，由中英两国组成的联合研究小组使用由二维材料构成的纳米通道器件进行了实验，通过壁面变形巧妙地表现毛细管现象，合理地说明了实验结果和力学机理。 王奉超教授研究发现，固液界面能的尺寸效应在纳米/亚纳米尺度毛细管聚集中，固液界面的力学作用起着重要作用，并不是人们普遍认为的液-气界面起着主导作用。 据此，科研团队建立了纳米尺度毛细管聚集的新理论，修改了经典开尔文方程，将方程的适用性扩大到亚微米尺度。 该研究不仅为认识和理解极限尺度下的毛细管凝聚现象奠定了基础，而且在微电子、制药、食品等领域具有重要的实用前景。

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