本報訊（通訊員桂運安）中國科學技術大學教授王奉超與諾貝爾物理學獎獲得者、英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆團隊合作，創立納米限域毛細凝聚新理論，將開爾文方程適用性拓展到亞納米尺度。相關成果12月10日發表在《自然》上。
毛細凝聚是指在毛細通道限域空間內的氣體不必達到過飽和狀態，即可發生凝聚，從而轉變成液體的現象。毛細凝聚關聯了宏觀固液界面潤溼和微觀分子間力學作用，是納米限域力學的關鍵科學問題，也是當前介尺度科學的國際前沿熱點。
開爾文方程描述了毛細管內彎曲的液氣界面引起的蒸氣壓變化，是固液界面潤溼領域三大經典理論之一。然而，當通道直徑縮小到水分子大小尺寸時，由於實驗觀測難度大，開爾文方程裡採用的彎月面曲率、接觸角等概念，難以被準確定義。如何在納米尺度下修正開爾文方程，一直是學界關心的問題。
中英聯合研究團隊利用二維材料構築的納米通道器件開展實驗，通過壁面變形表徵了毛細凝聚現象，並對實驗結果和力學機理給出合理解釋。王奉超研究揭示了固液界面能的尺寸效應，發現在納米/亞納米尺度的毛細凝聚中，是固液界面的力學作用在扮演重要角色，而非人們普遍認為的液氣界面在起主導作用。據此，他們創立納米限域毛細凝聚新理論，修正了經典的開爾文方程，並將方程適用性拓展到亞納米尺度。
王奉超表示，這項成果不僅為極限尺度下毛細凝聚現象的認知和理解奠定了基礎，而且在微電子、製藥、食品等行業具有重要的實際應用前景。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038?/s41586-020-2978-1
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