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中国科大发现软晶格无机固体中的普拉托-瑞利不稳定性现象

2024-11-26 10:06IT之家(问舟)10评

IT之家 11 月 26 日消息,日常生活中,我们常会见到水龙头的水柱在流速降低时断成串珠状的液滴,这就是 19 世纪发现的一种典型的普拉托-瑞利不稳定性现象,其广泛存在于包括气体吸附物、液体、聚合物以及熔融态金属纳米线等体系中。

中国科学技术大学俞书宏院士团队在一类银基硫属化合物(Ag2E,E = S 或 Se)软晶格离子晶体中发现了类似于传统流体的普拉托-瑞利不稳定性现象,并以此建立了受表面能与界面能共同调控的自限制化学转化新方法,实现了一维周期性同轴异质纳米线的精准普适合成,丰富和发展了无机纳米异质结构的精准合成方法学。

该研究成果已于 11 月 22 日以“Plateau-Rayleigh instability in soft-lattice inorganic solids”为题发表在《美国化学会志》上(IT之家附 DOI:10.1021 / jacs.4c11866)。

研究人员与中国科学技术大学侯中怀教授、江慧军副研究员团队合作,进行了有限元分析与分子动力学模拟研究。

有限元分析结果表明,该转变过程受体系的表面能与界面能共同调控,随着转化过程进行,体系表面能升高,界面能降低,体系最终从亚稳态转变为了热力学稳定态。

分子动力学模拟结果显示,相比于体相 Ag2S,亚纳米厚的 Ag2S 薄层具有更高的离子扩散速率,从而保证了晶格的流动性。因此,在热力学与动力学的共同影响下,这类软晶格无机固体表现出了类似于传统流体的普拉托-瑞利不稳定性行为。

官方表示,该工作拓展了无机固体中的瑞利不稳定性概念,为制备纳米颗粒以及具有明确组分、结构、界面和空间排列的高阶周期性纳米结构提供了崭新思路,同时也为今后探索其它软晶格固体(如钙钛矿等)中的类流体行为与可控图案化提供了可能。

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