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JACS:在超疏水表面自發(fā)形成無定形可燃冰
納米技術(shù) 納米 2024-01-23

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海底的可燃冰(Clathrate hydrates)通常分布在海底沉積物的孔道內(nèi),可燃冰通常在納米限域環(huán)境形成。

有鑒于此,香港城市大學曾曉成、賓夕法尼亞大學Joseph S. Francisco國家納米科學中心高玉瑞首次通過分子動力學模擬計算,說明在非納米限域的晶體表面生成二維結(jié)構(gòu)可燃冰。

本文要點:

(1)

我們通過模擬單分子沉積過程,解釋2D可燃冰的沉積動力學,并且發(fā)現(xiàn)在多種超親水面心立方晶體的表面都能夠形成無定形2D可燃冰。無定形2D可燃冰能夠在比較寬的溫度區(qū)間內(nèi)形成,甚至在室溫能夠形成無定形2D可燃冰。

水分子-晶體表面的強相互作用、氣體分子的特點、晶體表面結(jié)構(gòu)等因素決定形成無定形2D可燃冰。

(2)

構(gòu)建了Pd(111)和Pt(111)晶體表面無定形2D可燃冰的半定量相圖,并且通過分子動力學模擬進一步驗證。調(diào)節(jié)基底的晶體應力,發(fā)現(xiàn)無定形2D可燃冰的結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)。通過從頭算分子動力學模擬,驗證生成的無定形2D可燃冰具有穩(wěn)定性。研究結(jié)果說明在超疏水晶體表面形成2D可燃冰的機理,更好的說明水分子-晶體表面相互作用對于無定形2D可燃冰的重要性。

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參考文獻

Yurui Gao*, Shixian Wang, Jian Jiang, Yuan Liu, Joseph S. Francisco*, and Xiao Cheng Zeng*, Evidence of Spontaneous Formation of Two-Dimensional Amorphous Clathrates on Superhydrophilic Surfaces, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c10701

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c10701


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