布鲁塞尔自由大学 粗糙基底粗糙表面附近聚合物链的三维绘制
更快的分子用更暖的颜色描绘
信用:ULB 粗糙，表面不规则的存在，通常与较慢的运动和粘性有关
这在不同的长度尺度下是正确的:在人的尺寸(1米)下，沿着一条上上下下的路径行走比在平坦的道路上行走需要更长的时间
在较小物体的尺寸(1/100 - 1/1000米)下，意大利人使用表面粗糙的面食形状
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里加托尼，为番茄酱和奶酪制作更好的粘性表面
然而，直到现在，还没有实验能够测试分子的行为是否真的遵循在人类尺度上观察到的相同趋势
现在，克里斯蒂安·罗德里格斯-蒂诺科和由西蒙·纳波利塔诺领导的ULB自由大学科学院团队在《物理评论快报》上写道，在纳米尺度下，大分子在粗糙表面附近的移动速度实际上更快
他们的实验清楚地证明了一个普遍的观点，即表面的不规则性使分子更好地附着在表面上实际上是错误的
当表面粗糙度的大小，即材料表面上微小的山丘和山谷之间的平均距离，减小到几纳米(1纳米=十亿分之一米)时，一种聚合物P4ClS的分子开始快速移动
检测分子运动并不容易:分子运动很快(每秒钟高达一百万次或更多的运动)，它们的位移太小，显微镜无法观察到
在粗糙的表面上进行这样的实验甚至更复杂，因为它的不均匀性和难以调节表面不规则性的大小和分布
ULB团队已经能够通过受控方式蒸发金属，在铝上形成粗糙的表面
为了测量分子运动的速度，研究人员施加了弱电场，并记录了分子对刺激的反应速度
令人惊讶的是，研究小组注意到，粗糙基底附近的分子表现得好像被更少的邻居包围着，这解释了为什么它们会加速而不是减速
这一趋势与计算机模拟的预测不一致，后者认为分子在粗糙区域附近移动较慢
与模拟的假设相反，聚合物分子不会停留在粗糙的基底附近
由于这些分子在空间中的排列方式，它们更喜欢远离粗糙体
粗糙体附近存在的少数分子与壁面接触较少，可以享受更多的自由体积，因此它们移动得更快
通过与简·利普森领导的达特茅斯学院(美国)的一组理论家分享他们的结果，ULB团队已经能够找到粗糙表面上的山丘和山谷的组织方式与分子运动之间的紧密联系
理论家们已经表明，分子周围自由体积的一个非常小的变化会导致迁移率的巨大提高，他们的计算预测与实验完全一致
本文表明，我们目前对接口的看法是不正确的
由此观察到的这种新的分子趋势在基础科学层面上产生了巨大的影响
ULB团队的工作可以用于大量应用
近十年来，几个研究小组已经表明，许多薄涂层的性能——如流动性、保留或排斥水的能力、晶体形成的速度——取决于薄膜与其支撑基底之间的接触次数
直到现在，要修改这个数字，必须改变界面上的分子类型，这通常涉及复杂的化学反应
这些发现表明，通过简单地改变表面的粗糙度来定制纳米材料的性能是可能的
因此，这种方法允许在不接触聚合物层的情况下控制聚合物层，例如通过使用遥控器！
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