英國格拉斯哥大學Nat. Chem.：通過光鑷控制相分離和成核

【引言】

新相的成核，包括在溶液中析出晶體，在科技領域有很重要的意義，但對其的科學理解依然匱乏。在產業化方面，很多藥物分子和精細化學品都是晶體，但是在過去的350年內，結晶技術卻沒有大的改進，在工業上造成了一定的經濟損失。因此，深入地理解和控制晶體成核的重要意義就不言而喻了。

【成果簡介】

近日，英國格拉斯哥大學的Klaas?Wynne教授課題組，提出液-液臨界點的近似值或者其雙結曲線可以通過光鑷來誘導產生濃度梯度。理論模型認為激光光束的電磁能可以產生自由能勢能來產生相分離或者誘導新相的成核。低功率的激光二極管在液體混合物中的實驗證明了這個效應。利用光鑷勢能實現相分離和成核從物理學的角度解釋了非光化學的激光誘導成核，以及為晶體成核提供了新的途徑。該成果以題為"Control over Phase Separation and Nucleation Using a Laser-Tweezing Potential"發表在Nat. Chem.上。

【圖文導讀】

圖1 激光誘導相分離和激光誘導成核實驗總結

A,B.自由能變化量隨著x_laser的變化

C.激光焦點附近位置相關的硝基苯摩爾比例的三維示意圖

D.實驗裝置示意圖

圖2?光鑷誘導的相分離實驗

A.利用相差顯微鏡測量LIPS液滴的徑向分布

B.LIPS液滴的偽彩色熒光圖

C.LIPS效應的溫度依賴

D.LIPS效應的激光功率依賴

圖3?由LIPS效應誘導的激光誘導成核

A.LIPS伴隨著加熱產生液滴富集

B.關掉激光，一秒以內在亞穩態區域誘導成核

C.Ostwald熟化后的成核

D.熟化的液滴在幾十分鐘內保持穩定

E.遠離臨界點，成核效應將消失

F.當x=0.675時，效應更加不明顯

G,H.隨著激光暴露時間的增長，成核直徑增加

【小結】

在這個工作中，作者通過通過光鑷控制相分離和成核，從物理學的角度解釋了非光化學的激光誘導成核，以及為晶體成核提供了新的途徑。

文獻鏈接：Control over Phase Separation and Nucleation Using a Laser-Tweezing Potential.?(Nat. Chem., 2018,?DOI: 10.1038/s41557-018-0009-8)

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