cnBeta.COM5月(yuè)11日(rì)訊：材料的(de)潤濕性是(shì)液體(tǐ)跟固體(tǐ)表面保持接觸的(de)能(néng)力，它跟親水(shu$ǐ)性成正比，跟疏水(shuǐ)性成反比。它是(shì)固體(tǐ)最重要(yào)的(de)特性之一(yī)←，了(le)解不(bù)同基材的(de)潤濕性對(duì)各種工(gōng)業(yè)應用(yòng)至關重要(yào)，如(rú)海(hǎi)水(shuǐ)淡化(huà)、→塗層劑和(hé)水(shuǐ)電(diàn)解質。

到(dào)目前為(wèi)止，大(dà)多(duō)數(shù)關于基質潤濕性的(de)研究都(dōu)是(shì)在宏觀層面進行(xíng)的(de)。潤濕性的(de)↕宏觀測量通(tōng)常是(shì)通(tōng)過測量水(shuǐ)接觸角(WCA)來(lái)确定的(de)，水(shuǐ)接觸角是(shì)水(shuǐ)滴相(xiàng)對(d♥uì)于基材表面的(de)角度。然而在分(fēn)子(zǐ)水(shuǐ)平上(shàng)準确測量基材和(hé)水(shuǐ)之 間(jiān)的(de)界面所發生(shēng)的(de)事(shì)情目前是(shì)非常困難的(de)。

目前使用(yòng)的(de)微(wēi)觀測量技(jì)術(shù)如(rú)基于反射的(de)紅(hóng)外(wài)光(guāng)譜或拉曼光(guāng)譜則α都(dōu)無法有(yǒu)選擇地(dì)觀察界面水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)。因為(wèi)在整個(gè)液體(tǐ)中，水(s÷huǐ)分(fēn)子(zǐ)的(de)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大(dà)于與表面接 觸的(de)分(fēn)子(zǐ)，界面水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)的(de)信号則會(huì)被液體(tǐ)中的(de)水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)的(de)信号所掩蓋。

為(wèi)了(le)克服這(zhè)一(yī)限制(zhì)，韓國(guó)首爾基礎科(kē)學研究所(IBS)內(nèi)的(de)分(fēn)子(zǐ)光(guāng)譜學∏和(hé)動力學中心(CMSD)和(hé)韓國(guó)大(dà)學聯合展開(kāi)的(de)一(yī)個(gè)研究小(xiǎo)組發現(xi≠àn)，振動和(hé)頻(pín)率生(shēng)成光(guāng)譜(VSFG)可(kě)用(yòng)于測量二維材料的(de)潤濕性。該小(xiǎo)組利用(yòng')VSFG光(guāng)譜成功地(dì)測量了(le)石墨烯和(hé)水(shuǐ)之間(jiān)的∏(de)界面中水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)的(de)振動模式。

VSFG是(shì)一(yī)種有(yǒu)用(yòng)的(de)技(jì)術(shù)，它可(kě)以将宏觀測量結果跟分(fēn)子(zǐ)水(shuǐ)平的(de)特性聯系起來(lá&i)。它是(shì)一(yī)種表面選擇工(gōng)具，利用(yòng)其自(zì)身(shēn)的(de)表面選擇規則來(lái)研究界面分(fēn)子(zǐ)，并且它具有(yǒu&)非常好(hǎo)的(de)表面分(fēn)辨率--隻有(yǒu)幾個(gè)分(fēn)子(zǐ)層。

據了(le)解，研究小(xiǎo)組确定了(le)石墨烯将基材的(de)潤濕性投射到(dào)其表面的(de)獨特能(néng)力，這(zhè)被稱為(wèi)&l₹dquo;潤濕透明(míng)度”。他(tā)們觀察到(dào)，石墨烯的(de)潤濕透<明(míng)度随著(zhe)石墨烯層數(shù)的(de)增加而減少(shǎo)，當石墨烯的(de)厚度超過4層時(s≠hí)就(jiù)消失了(le)。這(zhè)是(shì)第一(yī)個(gè)描述石墨烯表面在分(fēπn)子(zǐ)水(shuǐ)平上(shàng)超過一(yī)定層數(shù)後變得(de)疏水(shuǐ)的(de)觀察。

此外(wài)，研究人(rén)員(yuán)還(hái)定義了(le)VSFG潤濕性的(de)新概念，即形成強氫鍵的(de)水←(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)跟形成弱氫鍵或無氫鍵的(de)水(shuǐ)分(fēn)子(zǐ)的(de)比率。VSFG的(de)潤濕性跟粘附能(néng)密切相(xià♦ng)關，粘附能(néng)是(shì)由觀察到(dào)的(de)宏觀WCA測量值計(jì)算(suàn)出來(lái)的(de)。這(zhè)證明(míng) VSFG是(shì)定義材料表面潤濕性的(de)一(yī)個(gè)有(yǒu)效工(gōng)具。

通(tōng)過利用(yòng)VSFG的(de)潤濕性，研究人(rén)員(yuán)實時(shí)測量了(le)石墨烯的(de)潤濕性。而使用™(yòng)傳統的(de)WCA實驗不(bù)可(kě)能(néng)實時(shí)觀察潤濕性。因此這(zhè)表明(míng)VSFG可(kě)以成為(wèi)一(yī)種決÷定性的(de)技(jì)術(shù)，用(yòng)于測量任何不(bù)能(néng)應用(yòng)水(shuǐ)接觸角測量的(de)空(kōng)間(jiān)封閉界面上(shàngγ)的(de)水(shuǐ)粘附能(néng)量。除了(le)石墨烯之外(wài)，VSFG光(guāng)譜學有(yǒu)望闡明(míng)其他(tā)低(dī)™維材料的(de)潤濕性。

這(zhè)項研究的(de)論文(wén)第一(yī)作(zuò)者Eunchan Kim指出：“這(zhè)項研究證實了(le)VSFG€光(guāng)譜可(kě)以作(zuò)為(wèi)測量潤濕性的(de)通(tōng)用(yòng)工(gōng≠)具。我們證明(míng)了(le)通(tōng)過VSFG光(guāng)譜測量以前無法觀察到(dào)的(de)複雜(zá)系統的(de)潤濕性的(de)潛力。”

CMSD主任CHO Minhaeng教授指出：“通(tōng)過VSFG光(guāng)譜，我們正在研究石墨烯及其他(tā)二維功能(néng)材料如(rú)氧化(huà)石墨烯和÷(hé)六方氮化(huà)硼的(de)微(wēi)觀特性。通(tōng)過這(zhè)些(xiē)，将有(yǒu)可(kě')能(néng)解決阻礙二維功能(néng)材料商業(yè)化(huà)的(de)各種問(wèn)題。&€rdquo;