在纳米尺度上的宏观同质冰核的极限
John A Hayton1, Michael B Davies1,2, Thomas F Whale3,4
1Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge, Lensfield Road, Cambridge CB2 1EW, UK. sjc236@cam.ac.uk.
Faraday discussions
|October 4, 2023
概括
薄膜中的水核仍然是散装式的,不受薄膜厚度的影响,为当前的实验. 分子模拟澄清了局限系统中的核化速率,解决了先前的差异.
科学领域:
- 物理化学 物理化学
- 大气科学 大气科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 核和冷水在小体积与大气过程相关,如孔隙凝结.
- 在文献中存在关于限制与散装水中的核化速率的差异.
- 分子模拟为核形成提供了分子层面的见解,补充了实验挑战.
研究的目的:
- 调查薄膜厚度对水薄膜中关键核大小和生长速度的影响.
- 为了确定在封闭系统中的核化是否不同于在类似条件下的散水.
- 解决纳米系统中同质核化速率确定量定义方面的挑战.
主要方法:
- 使用分子模拟来模拟薄膜中的水核.
- 分析临界核大小和生长率作为薄膜厚度的函数.
- 将模拟结果与散装水的行为进行比较.
主要成果:
- 对于一个关键核而言,足够厚的水薄膜中的核形成似乎是大规模的.
- 关键核的大小及其生长速度受到薄膜厚度的影响很小.
- 物理限制边界的存在并没有显著改变这种类似散装的行为.
- 在纳米系统中定义核化速率计算的体积存在重大挑战.
结论:
- 薄膜厚度对当前实验能力的水核化速率有很大影响.
- 在足够厚的薄膜中核化的行为类似于散装水.
- 需要进一步的研究来完善确定纳米级封闭系统中核化速率的方法.


