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2024-08-11 15:38:07

追踪软物质中纳米级流动的能力可能成为关键发现

导读 大约 70 年来,培乐多一直以其可塑、柔软的形态吸引着孩子们。这种常见的物质属于软物质这一更广泛的类别,其中包括一些食物(如蛋黄酱)、...

大约 70 年来,培乐多一直以其可塑、柔软的形态吸引着孩子们。这种常见的物质属于软物质这一更广泛的类别,其中包括一些食物(如蛋黄酱)、3D 打印机凝胶、电池电解质和乳胶漆。

美国能源部阿贡国家实验室和芝加哥大学普利兹克分子工程学院的科学家报告了一项突破性进展,有助于更好地理解和改善原子级(纳米级)软物质的流动特性。这一进展依赖于一种称为 X 射线光子相关光谱 (XP) 的先进技术。

该研究发表在《PNAS》上。

阿贡国家实验室高级顾问兼高级科学家、芝加哥大学名誉教授马修·蒂雷尔 (Matthew Tirrell) 解释说:“软物质很容易变形。其特性对外界刺激高度敏感,例如力、温度变化或化学反应。”

蒂雷尔以油漆为例。当油漆涂到墙上时,纳米级会发生高度复杂的流动,但当停止刷涂或滚动时,人们希望流动停止,这样油漆就不会从墙上滴落下来。

“简而言之,我们开发了一种新技术来表征软物质纳米颗粒在受到诸如施加力或温度变化等因素影响时所经历的复杂波动,”研究生兼主要作者 HongRui He 说道,他参与了该项目,作为研究生研究合作计划的一部分。在这个项目中,他正在芝加哥大学攻读博士学位,同时在阿贡进行研究。

到目前为止,还没有人能够精确地确定这些纳米颗粒随时间的流动行为和相互作用,并将它们与整体流动特性联系起来。阿贡化学家 Wei Chen 指出:“以前的 XP 实验需要对收集的数据进行平均,这导致有关纳米级复杂过程的关键信息丢失。”