“中英科学家树立纳米尺度下的“毛细聚集”新理论”

青岛新闻网社合肥12月10日电(记者徐海涛)雨滴落在荷叶上为什么会形成小水滴？ 墨水为什么会被笔尖引诱？ 水在不同的介质和环境下表现出许多特征。 最近，中国科学技术大学教授王奉超与诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆及其团队合作，揭示了固液界面能的尺寸效应，修正了物理学中经典的开尔文方程，建立了纳米尺度毛细管集合的新理论。

受表面张力和弯曲界面的影响，狭窄的通道容易积水:分压未达到饱和蒸气压时积水即为毛细管现象。 约150年前，物理学家威廉·汤姆森(后被册封为开尔文勋爵)定量描述凝聚压力的变化，其理论后来被称为开尔文方程。

但是，在将通道缩小为与水分子大小相当的大小的情况下，由于实验观测的难度，开尔文方程中使用的弯月面曲率、接触角等概念很难正确定义。 在纳米尺度上如何修正开尔文方程是国际学术界关心的问题。

最近，中英联合研究小组使用由二维材料构建的纳米通道器件展开了实验，他们巧妙地通过壁面变形表现毛细管现象，合理地解释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尺度或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，而不是人们普遍认为的液-气界面起着主导作用。

据此，他们建立了毛细集合在纳米尺度上的新理论，修改了经典开尔文方程，将方程的适用性扩大到了亚微米尺度。 该研究不仅为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、食品等领域也具有重要的应用前景。

12月10日，国际知名学术杂志《自然》发表了这一研究成果。