微升级水桥的自发形成

《Nature Communications》：Spontaneous formation of picoliter water bridges

　　

摘要

皮升级的水在微观尺度上无处不在，且主要存在于固体之间，对许多关键的物理、化学和生物过程起着决定性作用。虽然水蒸发过程主要受空气中的蒸汽扩散作用控制，而在纳米尺度上毛细作用会抑制蒸发，但这两种机制都无法完全解释皮升级水在微观尺度上的稳定状态。在这里，我们发现固体界面上的吸附作用能够显著抑制蒸发，从而使皮升级的水滴的稳定性超过单纯依靠毛细作用所能预测的范围。通过高分辨率X射线成像技术，我们直接观察了水蒸发过程中的几何形态变化，并建立了一个物理模型来阐明毛细作用和吸附作用之间的相互作用。研究结果表明，吸附驱动的抑制机制对于维持水在微观尺度上的存在至关重要，这为理解和控制自然界及工程系统中水分的保持提供了新的理论框架。