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铋量子点修饰的碲纳米管（Te@Bi）异质结的范德华集成及其等离子体增强光电器件应用

DOI：10.1002/smll.201903233 期刊：Small 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 结晶现象与众多学科相关，分子结晶的控制对广泛的技术应用具有重要意义。现已明确多种表面可作为异相结晶的潜在成核位点，但这类体系中哪些特征起关键作用、单个分子是否也能作为结晶成核位点仍属未知。为此，我们以典型的多组分晶体——笼形水合物为研究对象探究该问题。作为多组分晶态化合物，笼形水合物因其科学与工业价值备受关注。这类水合物存在多种可能结构，其中客体分子尺寸及其适配水笼的能力是关键因素。尽管多数应用场景（如油气输送管道）中笼形水合物由含多种尺寸客体分子的气体混合物形成，但这些组分在水合物形成过程中的具体作用却基本未被探究。本研究考察了2,2-二甲基丁烷（DMB）对甲烷水合物成核的影响，模拟结果明确显示DMB可作为成核位点促进甲烷水合物形成。DMB分子的低迁移率、其水合层中水分子更长的滞留时间及类水合物结构是产生该效应的重要因素。这些结果表明：低浓度下较大烃类物质的存在会显著影响水合物成核过程，这对油气输送管道的流动保障等应用具有直接意义。更广义而言，本研究证明在均相溶液中，单个分子可通过稳定液体中的早期结构涨落来促进晶体成核。
作者： Zhengcai Zhang，Peter G. Kusalik，Guang-Jun Guo
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究单一分子（特别是2,2-二甲基丁烷，DMB）是否能作为甲烷水合物结晶的成核位点，并理解水合物成核过程中的分子级机制。

研究成果

溶液中DMB的存在通过充当成核位点促进了甲烷水合物的形成。DMB的低迁移率、水分子在其水合壳层中较长的停留时间以及这些水分子的类水合物结构促成了这一现象。本研究表明，单分子可以通过稳定早期结构涨落来促进均相溶液中的晶体成核。

研究不足

该研究仅限于分子动力学模拟，可能无法完全反映实际水合物成核的所有方面。模拟是在特定温度和压力条件下进行的，其结果可能不适用于所有条件。

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