疏水限域下纳米气泡的稳定化
软凝聚态物质
2019-05-14 v2
摘要
最近研究表明，纳米气泡表现出显著且出乎意料的稳定性。在液体内部或疏水表面上形成的纳米气泡的寿命可超出理论预期 10 个数量级以上，而理论预测由于此类小气泡极高的拉普拉斯内压会几乎立即溶解。纳米气泡这一出乎意料的性质使其成为能源应用（例如燃料电池中的高压纳米反应器）和生物系统（作为向膜和细胞输送气体的传输系统）的主要候选者。在此我们使用分子模拟来阐明疏水纳米限域下纳米气泡形成与稳定化的分子机制。利用熵反应坐标，我们阐明了成核路径并确定了碳纳米管中限域水的纳米气泡形成自由能。我们确定了一个临界体积，在此体积下纳米气泡的存在在热力学上是有利的（因为自由能曲线在该临界体积附近变平），在力学上也是有利的（因为沿纳米管轴线的限域流体压力在此处为正）。我们还表明稳定化过程受到碳纳米管疏水性质及界面处强氢键形成的辅助。Caroline Desgranges and Jerome Delhommelle
引用
@article{arxiv.1809.05204,
title = {Stabilization of nanobubbles under hydrophobic confinement},
author = {Caroline Desgranges and Jerome Delhommelle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.05204},
year = {2019}
}