困在纳米气泡中的物质表现出不寻常的特性
Skoltech 的科学家模拟了范德瓦尔斯异质结构中出现的纳米气泡的行为以及被困在气泡内的物质的行为。未来，新模型将有助于获得纳米级物质的状态方程，为从具有大量微孔和纳米孔的岩石中提取碳氢化合物开辟新的机会。研究结果发表在《化学物理学杂志》上。
范德华纳米结构对于研究体积从 1 立方微米到几立方纳米的最小样品具有很大的希望。这些二维材料的原子级薄层，例如石墨烯、六方氮化硼(hBN) 和过渡金属的二硫属化物，仅通过弱范德华相互作用结合在一起。在两层之间插入样品将上层和底层分开，使上层抬起以形成纳米气泡。生成的结构随后将可用于透射电子和原子力显微镜，从而深入了解气泡内的物质结构。
范德华纳米气泡内的物质表现出的特性非常不寻常。例如，被困在纳米气泡中的水的介电常数降低了 10 倍，并腐蚀了钻石表面，这是正常条件下永远不会发生的事情。氩气通常以液态形式存在，当大量存在时，如果被困在半径小于 50 纳米的非常小的纳米气泡中，则可以在相同的压力下变成固态。
由 Skoltech 设计、制造和材料中心 (CDMM) 的 Iskander Akhatov 教授领导的科学家们建立了一个纳米气泡的通用数值模型，该模型有助于预测特定热力学条件下气泡的形状，并描述困在其中的物质的分子结构。
“在实际意义上，范德华结构中的气泡最常被认为是实验者渴望摆脱的缺陷。然而，从应变电子学的角度来看，气泡会产生应变，其对电子结构的影响可以Skoltech 的高级研究科学家 Petr Zhilyaev 说：“它们可用于制造实用的设备，例如晶体管、逻辑元件和 ROM。”
“在我们最近的研究中，我们创建了一个模型，该模型描述了扁平纳米气泡仅在亚纳米尺寸范围内呈现的特定形状。我们发现这些纳米结构的垂直尺寸只能采用可被捕获的分子尺寸整除的离散值。在此外，该模型能够通过控制系统温度和材料的物理化学参数来改变纳米气泡的大小，”高级研究科学家 Timur Aslyamov 说。
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