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钱学森力学班大三学生薛楠等揭示漂浮颗粒远离非平衡态的稳定性机理

获得美国化学学会网站头条新闻展示

  清华新闻网12月10日电 悬浮颗粒的自组装是一种广泛观察到的现象,在生物、制药、制备等方面有广泛的应用。理想情况下,相同的浮动球体或圆柱体筏应聚集成一种密排的方式(图1中的a和b)。然而,实际观察到的组装筏,却呈现大的各种形式的缺陷(图1中的c)。对于这样一个具有普遍性的矛盾,人们似乎一直没有认真思考并作出合理解释。

 

图1.(a)漂浮在液体表面的两颗粒由于液桥作用,自发团聚到一起;(b)同理,漂浮的三颗粒应自发趋向于密堆积;(c)实际观察到的一个漂浮颗粒聚集,含许多缺陷(洞)。

  最近,在清华学堂计划“钱学森力学班”项目首席教授郑泉水指导下,这个困惑被钱学森力学班大三年级的学生薛楠等为主的研究组破解了。他们的研究结果表明,颗粒之间的横向液桥,配合由于接触角迟滞所导致的钉扎,产生了不完善筏的机制。利用这个最新发现,他们还展示了如何利用毛细力来组装各自远离平衡态的不同的悬浮颗粒组装形态(图2)。

图2:亲水性颗粒之间液膜桥的存在和接触角迟滞所导致的钉扎,被利用来塑造不同形态的漂浮颗粒聚集体,它们能在微风吹拂或小的波浪下持续稳定地保持形状数天。

  这篇刚发表的研究论文 Strongly  Metastable Assemblies of Particles at Liquid Interfaces(液面漂浮颗粒超强的亚稳态自组装),成为了2014年12月5日的ACS编辑们的举荐(ACS Editors’ Choice),放在ACS(美国化学学会)杂志网站(pubs.acs.org)作为头条新闻展示一周,并成为永久免费浏览资源。

 

该论文在ACS杂志网站头条展示的首页。

  美国化学学会(ACS)成立于1876年,是化学论文发行量和影响最大的杂志发行单位。据2013 Journal Citation Reports(期刊引证报告)统计,ACS的45种杂志2013年共发行的文章39358篇、引用次数达2410225次。

  ACS Editors’ Choice是ACS于2014年1月1日推出的一项扩大刊物影响力的举措,每天从ACS开办的44种订阅期刊中选取一篇具有重要科学意义和潜在广泛影响的论文,由400多位ACS期刊编辑的提名推荐,成为永久免费浏览资源。ACS Editors’ Choice的文章发放到ACS的首页上,以图片形式滚动播放7天,相当于每天的头条,目前只有300多篇文章享有该项荣誉。

 

供稿:钱学森力学班 编辑:蕾蕾 襄桦

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2014-12-10 16:42:24]
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