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物理吸附于金属氧化物纳米颗粒上的分子动力学：水与柔性聚合物的相似性

DOI：10.1021/acs.jpcc.8b10043 期刊：The Journal of Physical Chemistry C 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 界面水几乎存在于所有物理过程中，且被认为具有重要作用。然而，界面水表现出非体相特性，其结构/组织形态与动力学机制仍存在争议。与此同时，纳米复合材料中的界面聚合物也展现出改变的结构和动力学特征——后者被广泛认为是材料性能提升的关键因素?？泶榈缙祝˙DS）因其高分辨率特性，成为研究各类小分子与高分子动力学的最适工具之一。本研究采用等温水合技术与BDS联用，首次清晰记录到：当柔性聚二甲基硅氧烷大分子单独通过物理吸附附着于金属氧化物纳米粒子亲合表面时，其与水分子的动力学行为存在显著相似性。水与聚合物界面动力学的定性相似性（例如二者呈现的时间尺度特征，以及随着界面分子比例增加而升高的活化能）很可能源于相同的表面吸附分子相互作用机制——即氢键作用。而分子动力学的定量差异（如聚合物比水具有更缓慢、更高能耗及协同性的界面动力学）则可能源自两种分子运动尺度的不同（水<1纳米，聚合物≥1纳米）和/或界面层密度的改变。
作者： Panagiotis A. Klonos
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究水分子和柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）大分子在金属氧化物纳米粒子吸引性表面单独物理吸附时的动力学行为。

研究成果

研究表明，当水分子与柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）大分子吸附在金属氧化物纳米颗粒上时，其动力学行为存在显著的定性相似性，这归因于氢键作用。定量差异则由分子运动尺度的不同以及界面层密度可能发生的改变所解释。研究结果表明，界面分数的增加并未导致相应动力学行为的明显加速/减速，但可能会改变界面层结构。

研究不足

该研究聚焦于吸附在金属氧化物纳米颗粒上的水分子和聚二甲基硅氧烷（PDMS）分子的动态特性，其研究结果可能无法直接适用于其他类型的分子或表面。对研究结果的解读基于这样一个假设：氢键是纳米颗粒与吸附分子之间的主要相互作用。

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