纳米至微米尺度空腔与柱状结构上的气泡成核：经典理论的实验验证

最近报道的数据表明，在具有纳米级特征（空腔和柱状结构）的表面上，气泡成核可能发生在接近热力学饱和温度的位置。然而，根据传统的非均相气泡成核理论，如此低的成核温度仅适用于具有微米尺度空腔的表面。受这一明显矛盾的启发，我们利用红外测温法测量了水在定制制造的纳米至微米尺度空腔（直径从 90 nm 到 4.5 um）和柱状结构（直径从 60 nm 到 5 um）上的成核温度，这些结构是使用电子束光刻技术在超光滑且洁净的硅片上加工而成的。我们的空腔数据与 Young-Laplace 方程的预测一致，从而再次证实了非均相气泡成核经典观点的正确性，至少对于此处研究的水 - 硅系统而言是这样。数据还表明，任何尺寸的单个柱状结构对气泡成核的影响微乎其微，这与理论预期一致。