英国格拉斯哥大学Nat. Chem.：通过光镊控制相分离和成核

【引言】

新相的成核，包括在溶液中析出晶体，在科技领域有很重要的意义，但对其的科学理解依然匮乏。在产业化方面，很多药物分子和精细化学品都是晶体，但是在过去的350年内，结晶技术却没有大的改进，在工业上造成了一定的经济损失。因此，深入地理解和控制晶体成核的重要意义就不言而喻了。

【成果简介】

近日，英国格拉斯哥大学的Klaas Wynne教授课题组，提出液-液临界点的近似值或者其双结曲线可以通过光镊来诱导产生浓度梯度。理论模型认为激光光束的电磁能可以产生自由能势能来产生相分离或者诱导新相的成核。低功率的激光二极管在液体混合物中的实验证明了这个效应。利用光镊势能实现相分离和成核从物理学的角度解释了非光化学的激光诱导成核，以及为晶体成核提供了新的途径。该成果以题为"Control over Phase Separation and Nucleation Using a Laser-Tweezing Potential"发表在Nat. Chem.上。

【图文导读】

图1 激光诱导相分离和激光诱导成核实验总结

A,B.自由能变化量随着x_laser的变化

C.激光焦点附近位置相关的硝基苯摩尔比例的三维示意图

D.实验装置示意图

图2 光镊诱导的相分离实验

A.利用相差显微镜测量LIPS液滴的径向分布

B.LIPS液滴的伪彩色荧光图

C.LIPS效应的温度依赖

D.LIPS效应的激光功率依赖

图3 由LIPS效应诱导的激光诱导成核

A.LIPS伴随着加热产生液滴富集

B.关掉激光，一秒以内在亚稳态区域诱导成核

C.Ostwald熟化后的成核

D.熟化的液滴在几十分钟内保持稳定

E.远离临界点，成核效应将消失

F.当x=0.675时，效应更加不明显

G,H.随着激光暴露时间的增长，成核直径增加

【小结】

在这个工作中，作者通过通过光镊控制相分离和成核，从物理学的角度解释了非光化学的激光诱导成核，以及为晶体成核提供了新的途径。

文献链接：Control over Phase Separation and Nucleation Using a Laser-Tweezing Potential. (Nat. Chem., 2018, DOI: 10.1038/s41557-018-0009-8)

本文由材料人学术组gaxy供稿，材料牛整理编辑。  

材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部大家庭。  

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及内容合作可加编辑微信：RDD-2011-CHERISH，任丹丹，我们会邀请各位老师加入专家群。  

材料测试，数据分析，上测试谷！