中國教育報—中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢宇 通訊員 范瓊）近日，中國科學技術大學王奉超教授與諾貝爾物理獎得主、英國曼徹斯特大學安德烈·海姆教授團隊合作，在納米限域毛細凝聚研究方面取得了重要進展。研究成果于12月10日出版在國際著名學術期刊《自然》上。

毛細凝聚是指在毛細通道限域空間內(nèi)的氣體，不必達到過飽和狀態(tài)即可發(fā)生凝聚從而轉(zhuǎn)變成液體的現(xiàn)象。毛細凝聚關聯(lián)了宏觀固液界面潤濕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。

開爾文方程從理論上描述了毛細管內(nèi)彎曲的液氣界面引起的蒸氣壓變化，被認為是固液界面潤濕領域三大經(jīng)典理論之一。然而，當通道直徑縮小到水分子大小相當?shù)某叽鐣r，由于實驗觀測難度大，開爾文方程里采用的彎月面曲率、接觸角等概念難以被準確定義，而如何在納米尺度下修正開爾文方程，一直是研究者們關心的問題。

此次，由中、英國兩國組成的聯(lián)合研究團隊利用二維材料構筑的納米通道器件開展實驗，巧妙地通過壁面變形來表征毛細凝聚現(xiàn)象，并對實驗結果和力學機理給出合理解釋。

中國科大王奉超教授研究揭示了固液界面能的尺寸效應，發(fā)現(xiàn)了在納米/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的角色，而不是人們普遍認為的液氣界面在起主導作用。據(jù)此，他們建立了納米限域毛細凝聚的新理論，修正了經(jīng)典的開爾文方程，并將方程適用性拓展到亞納米尺度。該研究不僅為理解極限尺度下毛細凝聚現(xiàn)象的認知和理解奠定了基礎，而且在微電子、制藥、食品等行業(yè)具有非常重要的實際應用前景。

值得一提的是，中國科學技術大學計算力學團隊自2010年和英國曼徹斯特大學安德烈·海姆教授實驗團隊開始合作，過去十年已累計在《自然》和《科學》發(fā)表十篇學術論文，不僅開辟了石墨烯納米限域傳質(zhì)這一世界科技前沿新領域，而且一直是這一領域的領導者。接下來，他們還將繼續(xù)在這一領域開展新的探索。