通过脱湿现象观察到的纳米限制效应对分子间力的影响

《Nano Letters》：Nanoconfinement Effects on Intermolecular Forces Observed via Dewetting

研究纳米受限对材料稳定性的影响，发现PS/PMMA/PS三明治系统中底层PMMA厚度（15-95nm）显著改变顶层PS脱湿行为，修正理论模型后揭示纳米受限显著影响长程分子间作用力，为调控薄膜稳定性提供新途径。

　　

尽管润湿性是分子层面力（如范德华力）的宏观表现，但纳米限制对超薄膜稳定性的影响在预测中尚未得到充分研究。在这项工作中，我们利用聚苯乙烯（PS）/聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）/聚苯乙烯（PS）三层体系来研究纳米限制如何影响分子间相互作用，其中PMMA的厚度范围为15至95纳米。我们发现，顶层PS的脱湿行为对下方PMMA的厚度非常敏感，这与基于经典范德华力的预测结果不符（这些预测假设材料具有体相特性）。通过考虑纳米限制引起的PMMA折射率变化，我们修正了理论框架，并成功解释了观察到的现象。这项研究表明，纳米限制在软物质中显著影响了长程分子间相互作用，为仅通过调整底层厚度来调节薄膜稳定性提供了新的途径，同时保持了顶层功能膜的化学性质，这对于针对性能要求的界面设计非常理想。