日本大阪府立大學的研究人員開發了第一種奈米級可控氣液介面。
研究人員展示的流體裝置可以製造奈米級氣液介面。
當液體遇到氣體時，會形成一個獨特的區域。分子本質上是可變的，能夠從一種狀態轉化到另一種狀態，或者以獨特的方式結合。不論是咖啡散發的熱量，還是化學溶液中分子濃度的增加，都蘊藏著氣液介面的奧秘。但迄今為止，科學家們一直缺乏能夠精確控制氣液介面的工具，這限制了相關科學的應用。
eurekalert.org網站當地時間10月19日報道，日本大阪府立大學的研究人員開發了第一種奈米級可控氣液介面。相關成果釋出在《奈米快報》中。大阪府立大學副教授Yan Xu說：“由於奈米流體通道太小，傳統的表面控制方法不再適用，製造可控的奈米級氣液介面頗具挑戰性。”
Xu認為，玻璃的光學透明性、熱穩定性和機械穩定性使其成為製造奈米流體裝置（fluidic device）的理想材料。雖然玻璃本身是親水的，但表面修飾能使其轉化為疏水材料，這有助於阻止樣品液體中的分子與玻璃中的分子結合。研究人員製作了一種特殊的玻璃奈米通道，精確設定的親水性金奈米圖案能在奈米通道入口處區域性吸引液體分子。
為了測試疏水處理效果，研究人員將水擠入更寬的一維奈米通道之中。在未經處理的通道中，水透過毛細作用進入更窄的二維奈米通道，其作用力與植物在無外部壓力時將水從根部抽至葉片的作用力相同。Xu說：“我們觀察到，水流在外部壓力高達400kPa的二維奈米流體通道入口處停止了。該壓力與家用水龍頭的平均水壓相當。超過這個壓力，水就會破壞奈米流體通道。”
隨後，研究人員在高壓下用乙醇水溶液填充通道，並用空氣去除左側通道中的液體，形成氣液介面。在零壓力下，介面移動到二維奈米通道入口，並在親水性金奈米圖案處均勻靜止超過一小時之久。在一定的外部壓力下，介面可沿奈米流體通道移動。
Xu說：“可控奈米級氣液介面為在明確定義的奈米級空間內精確富集目標分子創造了可能性。該成果或將對未來的化學、物理和生物過程與應用產生革命性影響。”
編譯：德克斯特 審稿：西莫 責編：陳之涵
期刊來源：《奈米快報》
期刊編號：1530-6984
原文連結：https://www.eurekalert.org/news-releases/931973
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