《自然•通讯》报道工学院段慧玲课题组在纳米尺度流体控制方面最新研究进展

时间：2014-07-04 19:49  作者：  来源：

　　北大工学院力学与工程科学系、应用物理与技术研究中心段慧玲研究员课题组与德国汉堡工业大学的Joerg Weissmueller教授和Patrick Huber教授合作，在利用纳米多孔金属材料实现纳米尺度流体可控性的研究方面取得重要进展。相关研究成果于7月1日在线发表于《自然•通讯》杂志上（Switchable imbibition in nanoporous gold. Nature Communications）。

　　纳米尺度流体的输运由于其迥异于宏观尺度上流体的输运性质，受到研究者的广泛关注，并引起了分析极少量分子在纳米尺度受限条件下的生物化学和物理性质等方面的诸多应用研究。现有研究表明，纳米通道内流体的自发抽吸作用可以为纳米流动提供有效的推动力，然而该抽吸动力学决定于基体材料的几何结构、毛细管效应和液体的性质等，这给实现纳米尺度流体流动的主动控制提出了很大的挑战。

　　段慧玲研究员课题组在过去几年中一直致力于固体材料表面弹性理论及浸润机理等方面的研究，并取得了一系列进展，而Joerg Weissmueller教授和Patrick Huber教授分别在纳米多孔金属的制备和纳米多孔材料内的毛细流动等方面具有丰富的研究成果。他们合作提出了一种实现纳米尺度流体控制的新方案，即采用电毛细效应控制电解质溶液在纳米多孔金属内的毛细流动，通过电压调节固-液界面的表面能，从而实现了电解质溶液在纳米多孔金属内毛细流动的可逆开关控制，可以实现毛细抽吸过程的加速、停止及重新开始。该研究表明，具有高导电性且可以提供电解质或者离子液体输运通道的纳米多孔金属材料，是潜在的、可以在超低电压下（<1V）实现精确调控的电毛细泵和微量流体测量的敏感元件。

 

左图，实验装置示意图；右图，电解液在纳米多孔金内的电毛细开关控制

　　论文第一作者为北京大学工学院力学与工程科学系博士研究生薛亚辉。上述研究工作得到了国家留学基金委、国家自然科学基金重点项目以及德国洪堡基金会校友联动计划的支持。

编辑：未天