[论文解读] The study of tiny-shaped particles developing mono-layer dealing localized gravity at solution surface

Mubarak Ali|arXiv (Cornell University)|Sep 26, 2016

Electrohydrodynamics and Fluid Dynamics被引用 13

一句话总结

本文研究了在溶液表面，由微小形状颗粒形成单层结构的过程，证明了通过纳米能量脉冲调制的双极脉冲可诱导三角形颗粒自组装成稳定的单层。该过程实现了在气-液界面快速、受重力调控的自组装，横向粘附在微秒量级内完成，为高精度纳米器件制造提供了新途径。

ABSTRACT

The coalescence of tiny particles into a larger particle is valuable. A tiny-shaped particle becomes a building block of the larger particle. On dissociation, atoms gather in the monolayer shape at the solution surface. Assembling of building blocks nucleates a mono layer shape. The nucleated mono layer shape extends adjacently on adhering structures of smooth elements in the later coalesced tiny-shaped particles. Thus while processing different colloidal solutions, the study of mono layer shape is vital. At an electronically flat solution surface, atoms of monolayer assembly undertake the transition states. Such atoms bind in the shape of supplied nanoenergy packets. When nanoenergy packets are related to the tuned bipolar pulses, blocks of connected triangle-shaped tiny particles get developed. Upon leaving the electronically flat solution surface, a block of connected tiny-shaped particles separates into two equal tiny-shaped particles. On exerting forces, an elongating atom adheres to the lower-sided positioned elongating atom. In this way, atoms of array convert into the structures of smooth elements. At the air-solution interface, the forcing energy of travelling photons flatten the structures of smooth elements. Tiny-shaped particles coming from different regions of the solution surface develop a mono layer shape in the region of concave meniscus. Upon assembling and adhering adjacent-wise structures of smooth elements, the mono layer shape related to geometric particle develops. A force of gravity becomes greater than force of levity in upper shaped mono layer and a force of levity becomes greater than force of gravity in underneath shaped mono layer. Process of adhering lateral-wise two mono layer shapes completes only in a few microseconds. Monolayer and mono layer have different use in this study. Study also targets the featured devices.

研究动机与目标

• 理解在受控能量输入下，微小形状颗粒如何在溶液表面自组装成单层结构。
• 研究纳米能量包和双极脉冲在成核和稳定三角形颗粒构型中的作用。
• 分析重力与浮力力对上下单层结构稳定性与取向的影响。
• 探索单层结构之间横向粘附的动力学过程，以期用于纳米器件制造。
• 考察气-液界面处光子诱导力在使平滑结构元件扁平化与稳定化中的作用。

提出的方法

• 应用调制后的双极脉冲，输送纳米能量包，诱导特定几何形状中的原子键合。
• 监测电子平面溶液表面单原子层的过渡态，以控制颗粒聚集体的成核。
• 观察连接的三角形颗粒块在脱离溶液表面后分离为两个大小相等的颗粒。
• 分析力不平衡的影响——上层中重力超过浮力，下层中则相反——对结构稳定性的影响。
• 测量相邻单层结构之间横向粘附的时间尺度，该过程在数微秒内完成。
• 研究气-液界面处的光子作用力，以实现平滑结构元件的扁平化与稳定化。

实验结果

研究问题

• RQ1 通过调制后的双极脉冲输送的纳米能量包，如何影响微小颗粒在单层中成核与形状形成？
• RQ2 重力与浮力在决定上下单层结构取向与稳定性方面起什么作用？
• RQ3 相邻单层结构在溶液表面的横向粘附过程以何种速度发生？
• RQ4 气-液界面处的行进光子以何种方式促进平滑结构元件的扁平化与稳定化？
• RQ5 来自不同溶液区域的颗粒如何共同参与凹形弯月面区域的单层形成？

主要发现

• 微小形状颗粒通过单层成核聚合成更大结构，该过程由纳米能量包诱导的原子键合所启动。
• 连接的三角形颗粒在脱离电子平面溶液表面后，分离为两个大小相等的颗粒。
• 在受力作用下，伸长的原子与下方位置的原子发生粘附，促进原子阵列向平滑结构元件的转化。
• 两个单层结构之间的横向粘附在数微秒内完成，表明该自组装过程具有高度动态性。
• 在上层单层结构中重力占主导，而在下层结构中浮力占主导，影响结构的取向与稳定性。
• 来自不同溶液区域的颗粒共同参与凹形弯月面区域的单层形成，表明存在空间相干的自组装行为。