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欧博纳米气泡的科学奥秘

发布时间:2018-12-13 浏览量:133

水,存在于国际的任何角落,是人类、动物和植物的生命之源。在生物体中,生物膜与其他有机组分间的空隙只需几个纳米,在其间填充着水。生物大分子的构象抉择了生物大分子的功用。生物大分子的构象和没有水在周围时的构象是不同的。水的作用对大分子的功用有着很大的影响。但我们对这些水的功用却知之甚少。近年来,由于界面水与体相水比较具有许多新的特性,已成为研讨抢手。
奥秘的招引力
1982 年Israelachvili 和Pashley运用表面力设备SFA(Surface Force Apparatus)测得两个表面活性剂润饰的具有必定疏水性的云母表面之间存在一种完全不同于静电力和色散力的招引力,这种力的作用规划在几十纳米到几百微米之间,因此而得名“长程疏水互相作用力”。但是关于这种疏水互相作用力的来历,即使是经典的DLVO(Derjaguin,Landau,Verwey and Overbeek)理论也无法给出合理的说明。曾经有不同的假定检验说明这种独特的疏水作用:(1)体相水在疏水物质表面的结构或许取向改动引起两疏水表面间的长程引力;(2)疏水表面间的静电作用;(3)固液界面纳米气泡的存在。前两种假定与实验和理论完全不符,均已根本被否定。
1994 年Parker 等用高灵敏度的SFA 丈量浸在水中的两个疏水固体表面之间的力—距离曲线,发现当两个疏水表面互相挨近时,它们之间在相距较远时就构成很强的招引作用,当两个疏水表面脱离时,力—距离曲线上呈现不连续的台阶,如图3 所示。他们以为这种力—距离曲线上的阶跃性和不连续性是由于亚微米气泡的桥式作用形成的,在固液界面存在亚微米级的气泡。这是现在该领域公认的最早提出“界面纳米气泡”概念的作业。随后,Ishida 等人给出了界面上存在纳米气泡后两个疏水表面互相挨近时的作用进程,如图4 所示。纳米气泡的高度抉择疏水作用的规划,这就答复了疏水作用为何具有不同寻常的作用规划的疑问。不同条件下气泡有大有小,所以疏水作用的规划也有相应的长短改动。液体中溶解的气体对疏水长程作用的影响也可以用纳米气泡发生的改动来说明,这种作用机制与溶液中盐离子浓度对疏水作用影响不大也无明显的对立。用纳米气泡的存在说明疏水长程作用令人信服之处在于它与实验成果不存在对立。由于固液界面存在纳米气泡被证明,一些与疏水作用相关的经典问题不得不进行重新考虑。如与表面浸润、物质在表面的吸附、胶体的富集和涣散,以及蛋白质折叠、生物膜自拼装和乳状液的稳定性等问题息息相关。
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