《液體界面附近膠體體系的相互作用和動力學研究》是依託復旦大學，由陳唯擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：液體界面附近膠體體系的相互作用和動力學研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳唯
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本計畫擬通過顯微成像和多粒子追蹤技術研究在液體界面 （包括水氣和水油界面）附近帶電膠體顆粒體系的結構與顆粒間相互作用的關係，以及與之相關聯的擴散動力學的性質。主要研究目標如下： （1）改變水相中的電解質離子濃度，研究界面膠體顆粒間的相互作用勢的變化，以及浸潤位置對顆粒間的相互作用勢和膠體顆粒自擴散的影響。 （2）通過對膠體顆粒互擴散關聯的測量來研究界面上多相粒子間膠體流體力學相互作用的性質，及該性質如何受邊界條件影響。
結題摘要
液體界面附近的膠體單層是一個非常重要的模型系統常用以理解多種領域中的重要問題，如低維結晶，玻璃化或膜蛋白運動。本項目主要內容是用顯微成像方法研究各種性質的顆粒單層（不同尺寸的PS 或silica 顆粒）在各類液體表面（水汽界面、 油水界面）附近時膠體顆粒間相互作用。主要結果如下： 1、在研究巨觀剪下流下膠體互關聯擴散中發現：隨顆粒距離增大，剪下流引起貢獻將遠大於顆粒間流體力學作用的貢獻。這一發現解釋之前很多實驗中觀察到的但是無法理解現象：在長程範圍內經常表現出互關聯隨距離不再減小。這是由於常存在微小剪下流：在近程範圍內顆粒間流體力學作用足夠強淹沒了剪下流的貢獻。但在長程測量中剪下流的貢獻將占據主導。此結果發表於Langmuir, 34，10537-10542 （2018）， IF 3.78 2、在研究水-氣界面附近膠體單層中發現膠體間相互作用的普適關係。此發現關鍵在於找到體系的特徵長度參數。各種顆粒單層與液體界面間距不同的測量曲線都可通過以上參數進行無量綱歸一化，從而得到膠體顆粒單層中相互作用的普適關係。結果已投稿Physical Review E，正在審稿中。（arxiv：1808.10649 (2018)） 3、研究在油-水界面附近膠體單層時發現特徵長度的各向異性。此差異在物理圖像上對應在不同方向上膠體顆粒單層動力學的連續特性和離散特性。這是本領域裡首次發現此類特徵的實驗證據。此結果已投稿Langmuir，正在審稿中。（arXiv：1812.10712（2018）） 4、在以上研究中為了準確處理實驗數據，發明了精確計算漂移流和剪下流等巨觀漂移的方法。此方法利用互關聯擴散測量，最後在傳統的光學顯微鏡下可分辨低至10nm每幀的整體漂移，從而可高精度計算剪下流或渦旋流剪下速率。以此方法申請並獲得2項國家發明專利：（I）ZL201510925292.4，（II）ZL201510925318.5。 5、嘗試把以上研究中發展的計算機圖像處理方法推廣於生物細胞運動的研究。用以分析黏菌細胞運動實驗數據：發現菌群的非均一性會帶來了其整體速度分布的長尾特徵。此結果發表於Chin. Phys. B 27, 028700（2018）， IF 1.32
