Scientific Reports报道华理原位电子显微学研究领域新进展
发布时间:2017-04-28文章来源:编辑:Maisie
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近日,华东理工大学大学材料学院陈新教授在原位电子显微学研究领域取得新进展,发现了一种水的固-液-气相转变的新机制,相关成果以“Abnormal gas-liquid-solid phase transition behaviour of water observed with in situ environmental SEM”为题发表在Nature出版集团旗下的Scientific Reports(Web of Science一区期刊)上。

图片说明:用环境电子显微镜原位观察到的水蒸气凝结和冰的升华等微观相转变行为

陈新等利用配备制冷工作台的环境扫描电镜(environment SEM),首次在可控温度和气压条件下研究了水的固-液-气相转变,观察到了水相变中的反常行为。研究显示,在450Pa蒸气压强下,水蒸气冷却到-7摄氏度时,在基底上直接凝华生长,并且生长速度存在明显的跳跃现象。而在550Pa和600Pa下冷却时,虽然冰是该条件下的稳定相,但水蒸气先凝结成过冷水,然后在直径100-200微米的过冷水滴中发生冰晶的形核生长。在-7摄氏度下降低水蒸气压强至50-200Pa,冰直接升华为水蒸气,其间冰的表面粗糙度不断提高,直至形成多孔结构,这种现象的产生是由Young-Laplace效应引起的。此外,虽然在升华实验条件下液相水是禁止相,但在Young-Laplace效应等因素的作用下,在升华过程中观察到了液体状微水滴的形成。上述发现加深了人们对水的相图和微观相变的认识,对研究和认识与水相关的各种物理、化学和生物等领域的现象都有重要意义。

论文第一作者和通讯作者为华东理工大学大学材料科学与工程学院的陈新教授,合作者有北京大学信息科学技术学院的陈清教授等。

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