液晶中纳米结构形成的多步机制

最佳答案我们的大部分日常用品,例如塑料、合金和加工食品,都是以固体形式提供的,它们通常通过受控冷却过程从液体混合物变成固体。由于冷却过程的...

我们的大部分日常用品,例如塑料、合金和加工食品,都是以固体形式提供的,它们通常通过受控冷却过程从液体混合物变成固体。由于冷却过程的不同,液晶、溶液、聚合物和生物材料形成了各种各样的结构模式。这些图案提供了多种功能,并且可以显着影响固体产品的特性。出于这个原因,了解冷却过程如何进行以及如何控制它对于物理学、生物学、材料科学和工程学等不同的研究领域非常重要。

在许多情况下,冷却过程中固体的形成始于纳米结构的形成,对此经典成核理论 (CNT) 给出了简单的解释。然而,碳纳米管不能定量解释一些重要的物理性质,如纳米结构的速率形成。分子模拟是一种很有前景的技术,它可以观察单个分子的微观运动,计算纳米结构的数量,并量化它们如何增加。然而,单独使用分子模拟难以观察到多种纳米结构,人们正在设想将分子模拟与其他先进技术相结合来克服这一困难。例如,冷却过程中液晶中特征纳米结构的存在已经根据X射线散射实验进行了预测。然而,这种纳米结构的细节不能单独通过分子模拟来揭示,仍然是一个悬而未决的问题。

新能源与工业技术发展组织(NEDO)的“超先进材料开发项目的超高通量设计和原型技术”的目标之一是通过计算三位一体加速有机和高分子功能材料的发展。科学、过程技术和测量技术. 作为该项目的一部分,先进工业科学与技术研究所(AIST)先进功能材料计算设计研究中心(CD-FMat)高级研究员 Kazuaki Z. Takahashi 博士,Takeshi Aoyagi 博士, AIST CD-FMat首席研究经理和九州大学理学院物理系教授Jun-ichi Fukuda博士一直在开发旨在控制材料结构的技术,特别关注纳米结构作为一个起点。他们的研究重点是液晶、典型的有机和聚合物功能材料的冷却过程。

他们开发了一种新的分析方法,结合分子模拟和人工智能(AI)来观察淬火液晶中特征纳米结构的形成过程。他们发现了经典成核理论无法解释的纳米结构三步过程,并阐明了其机理。

研究成果于2021年9月6日发表在英国跨学科科学期刊《自然通讯》上。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时候联系我们修改或删除,多谢