令人惊讶的是，分子在崎岖的地形上移动得更快

时间：2021-09-05 17:52:08 来源：

3d聚合物链子翻译在粗砺的基材的粗糙的附近的。通过加热的颜色描绘了更快的分子。

粗糙度，表面上的不规则存在，通常与运动和粘性较慢。这是真实的，不同的长度尺度：在人类的大小（1米），沿着上下的路径走得更久，而不是在平坦的道路上行走。在较小物体的大小（1/100 - 1/1000米），意大利人使用粗糙表面的面食形状，例如粗糙的表面。 Rigatoni，为西红柿酱和奶酪制作更好的粘性表面。然而，直到现在，如果分子的行为真正遵循人类规模相同的趋势，则无法测试实验。

现在在物理审查信中写作，Cristian Rodriguez-Tinoco和一个大学Libre de Bruxelles'（ULB）的Simone Napolitano教司队的科学能力表明，大分子实际上在纳米级粗糙表面附近移动得更快。他们的实验清楚地表明，常见的信念，即表面不规则允许分子更好地粘在表面上实际上是错误的。当表面粗糙度的尺寸时，即在材料表面上存在的微小山丘和谷之间的平均距离，减少到几纳米（1nm =十亿分钟的米），P4Cls的分子，一种类型的聚合物，开始移动得更快。

检测分子运动并不容易：分子快速移动（甚至高达100万，每秒更多步骤），并且它们的位移太小而无法通过显微镜观察。在粗糙表面上执行这样的实验是更复杂的，因为其特征不均匀，并且通过调节表面不规则性的尺寸和分布的困难。ULB团队通过以受控方式蒸发金属，能够形成铝的粗糙表面。为了测量快速分子移动，研究人员已经施加了弱电场并记录了分子对刺激措施的速度。

令人惊讶的是，该团队已经注意到粗糙基板附近存在的分子就像它们被较少的邻居包围一样，这解释了他们为什么加速而不是减速。这种趋势与计算机仿真的预测完美分歧，这提出了分子在粗糙的墙壁附近移动较慢。不同于模拟中考虑的，聚合物分子不喜欢坐在粗糙的基材附近。由于这些分子在空间中布置在空间中的方式，他们更喜欢远离粗糙度。在粗糙度附近存在的少数分子形式较少与墙壁接触，可以享受更多的自由体积，因此它们移动得更快。

通过将其结果与Jane Lipson的达特茅斯学院（美国）的一群科学家分享，ULB团队能够在山丘和山谷之间组织在粗糙的表面和分子的移动之间存在强烈的联系。理论者表明，分子周围的自由体积的变化非常小，导致移动性巨大升高，并且它们的计算预测与实验完美一致。

本文表明，我们在接口思考的当前方式无效。这种新的分子趋势观察到对基本科学的水平产生了巨大影响。ULB团队的工作可以在大量的应用程序上利用。从近十年来，几个研究组表明，许多薄涂层的性质 - 例如流动，保留或被排斥的能力，形成晶体的形成速度 - 取决于膜与其支撑基板之间的触点数量。到目前为止，要修改此编号，有必要改变界面的分子类型，通常涉及复杂的化学反应。结果表明，通过简单地改变表面的粗糙度，可以根据纳米材料的性能来定制纳米材料的性能。因此，这种方法允许在不接触它的情况下控制聚合物层，如使用遥控器！

参考：Anna Panagopoulou，CristianRodríguez-tinoco，Ronaldp，“基材粗糙度速度加速了薄聚合物薄膜的分段动力学”。白，简e.g. Lipson和Simone Napolitano，1月15日，1月15日，物理评论信件.DOI：
10.1103 / physrevlett.124.027802

该工作得到了FNRS，联邦Wallonie Bruxelles和国家科学基金会的支持。

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