錢(qián)學(xué)森力學(xué)班大三學(xué)生薛楠等揭示漂浮顆粒遠(yuǎn)離非平衡態(tài)的穩(wěn)定性機(jī)理
獲得美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)網(wǎng)站頭條新聞?wù)故?/span>
清華新聞網(wǎng)12月10日電 懸浮顆粒的自組裝是一種廣泛觀(guān)察到的現(xiàn)象，在生物、制藥、制備等方面有廣泛的應(yīng)用。理想情況下，相同的浮動(dòng)球體或圓柱體筏應(yīng)聚集成一種密排的方式（圖1中的a和b）。然而，實(shí)際觀(guān)察到的組裝筏，卻呈現(xiàn)大的各種形式的缺陷（圖1中的c）。對(duì)于這樣一個(gè)具有普遍性的矛盾，人們似乎一直沒(méi)有認(rèn)真思考并作出合理解釋。
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圖1.（a）漂浮在液體表面的兩顆粒由于液橋作用，自發(fā)團(tuán)聚到一起；（b）同理，漂浮的三顆粒應(yīng)自發(fā)趨向于密堆積；（c）實(shí)際觀(guān)察到的一個(gè)漂浮顆粒聚集，含許多缺陷（洞）。
最近，在清華學(xué)堂計(jì)劃“錢(qián)學(xué)森力學(xué)班”項(xiàng)目首席教授鄭泉水指導(dǎo)下，這個(gè)困惑被錢(qián)學(xué)森力學(xué)班大三年級(jí)的學(xué)生薛楠等為主的研究組破解了。他們的研究結(jié)果表明，顆粒之間的橫向液橋，配合由于接觸角遲滯所導(dǎo)致的釘扎，產(chǎn)生了不完善筏的機(jī)制。利用這個(gè)最新發(fā)現(xiàn)，他們還展示了如何利用毛細(xì)力來(lái)組裝各自遠(yuǎn)離平衡態(tài)的不同的懸浮顆粒組裝形態(tài)（圖2）。
圖2：親水性顆粒之間液膜橋的存在和接觸角遲滯所導(dǎo)致的釘扎，被利用來(lái)塑造不同形態(tài)的漂浮顆粒聚集體,它們能在微風(fēng)吹拂或小的波浪下持續(xù)穩(wěn)定地保持形狀數(shù)天。
這篇?jiǎng)偘l(fā)表的研究論文 Strongly Metastable Assemblies of Particles at Liquid Interfaces（液面漂浮顆粒超強(qiáng)的亞穩(wěn)態(tài)自組裝），成為了2014年12月5日的ACS編輯們的舉薦（ACS Editors’ Choice），放在A(yíng)CS（美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)）雜志網(wǎng)站(pubs.acs.org)作為頭條新聞?wù)故疽恢?，并成為永久免費(fèi)瀏覽資源。
該論文在A(yíng)CS雜志網(wǎng)站頭條展示的首頁(yè)。
美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（ACS）成立于1876年，是化學(xué)論文發(fā)行量和影響最大的雜志發(fā)行單位。據(jù)2013 Journal Citation Reports（期刊引證報(bào)告）統(tǒng)計(jì)，ACS的45種雜志2013年共發(fā)行的文章39358篇、引用次數(shù)達(dá)2410225次。
ACS Editors’ Choice是ACS于2014年1月1日推出的一項(xiàng)擴(kuò)大刊物影響力的舉措，每天從ACS開(kāi)辦的44種訂閱期刊中選取一篇具有重要科學(xué)意義和潛在廣泛影響的論文，由400多位ACS期刊編輯的提名推薦，成為永久免費(fèi)瀏覽資源。ACS Editors’ Choice的文章發(fā)放到ACS的首頁(yè)上，以圖片形式滾動(dòng)播放7天，相當(dāng)于每天的頭條，目前只有300多篇文章享有該項(xiàng)榮譽(yù)。
供稿：錢(qián)學(xué)森力學(xué)班 編輯：蕾蕾 襄樺
