旋转电场中胶体颗粒在液相双节点上的迁移率线性增长规律研究

这篇研究通过分子动力学模拟(MD)和旋转电场实验，首次揭示了单层胶体液体在气液双节点上迁移率随温度线性增长的现象。作者利用可调谐的偶极子长程吸引力体系，从三重点到临界点系统研究了扩散行为，发现了动态冻结判据和迁移率线性规律，为理解各类流体和软物质的自扩散(self-diffusion)机制提供了新视角。

　　

亮点

自扩散作为最基本的传输现象之一，对液体物理化学、微纳流体学和生物技术具有重要意义。本研究在简单单层胶体液体中首次揭示了液相双节点上迁移率随温度的线性增长规律。

实验方法

我们采用如图1(a)所示的实验装置，通过旋转电场产生可调相互作用，实现了从超临界流体态到液气分离再到团簇结晶的多种相态转变（图1(b)）。八电极反应池采用150 nm厚铬电极，末端曲率半径25 μm，电极呈15°箭头状指向反应池中心。

结果与讨论

图3展示了本研究主要发现：(a)颗粒扩散、(b)迁移率和(c)扩散时间的温度依赖性。为便于实验与模拟数据直接比较，所有扩散系数均按无相互作用时的值进行归一化处理。

结论

通过二维胶体液体模型系统的实验和模拟研究，我们在气液共存线上观察到从三重点到临界点的粒子动力学行为。研究结果表明，在液相分支上粒子迁移率随有效温度呈显著线性增长。

竞争利益声明

作者声明不存在可能影响本研究的财务或个人利益冲突。

作者贡献

Ivan A. Kushnir：实验研究（同等）、形式分析（同等）、初稿撰写（同等）；Daniil A. Bystrov：实验研究（同等）；Egor V. Yakovlev：实验研究（主导）、概念化（同等）、形式分析（同等）、方法论（同等）；其他作者贡献详见原文。

致谢

本研究受莫斯科国立技术大学国家项目资助。