未知的領域　解開光子奈米流體之謎

編譯／高晟鈞

奈米流體（Nanofluid）是指包含奈米顆粒的流體。這些奈米顆粒材質通常包含金屬、氧化物、奈米碳管等等；溶劑則是水、乙二醇、油等等。

奈米流體領域的瓶頸

奈米流體學是對限制在超小空間內流體的研究，是針對奈米尺度液體的研究。然而，由於傳統顯微鏡技術的限制，在有限的環境中探索單個分子運動十分的困難。這一限制不但阻礙了實時傳感和成像，也阻擋我們對限制分子特性的了解。

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研究作者Aleksandra Radenovic教授解釋道：「科學的進步使我們可以在奈米維度上控制流體和離子傳輸。然而，傳統光學顯微鏡無法穿透結構的『衍射極限』阻止了我們對奈米流體系統進行更深入的研究。」

打開奈米流體之謎的鑰匙──氮化硼

氮化硼是一種類似石墨烯的二維材料，在與液體接觸時會產生卓越的發光能力。這種能力使科學家可以追蹤奈米流體結構中的單個分子，為奈米流體學帶來了新的曙光。

該研究核心在於六方氮化硼表面的單光子發射器所發出的螢光，這將有望直接對奈米流體進行成像，例如液體在壓力、電壓刺激下所表現出的非常規特性。

這種螢光特性十分有趣，因為六方氮化硼與液體本身都不具備發光的能力。作者推測這是由於分子與晶體表面上的缺陷相互作用所引起。

表面缺陷可能是晶體結構中缺失的原子，其特性與原始材料不同，從而使它們在與某些分子相互作用時能夠發光。研究人員進一步觀察到，當一個缺陷關閉時，它的一個鄰居會亮起，因為與第一個位點結合的分子會跳到第二個位點。一步一步地，這使得重建整個分子軌跡成為可能。

可視化的奈米流體

研究團隊製造了一奈米通道，將液體限制在距六方氮化硼表面（以奈米為單位）的範圍內。儘管如此，在這種規模上看道限制效應依舊不容易，於是透過極薄的狹縫狀通道與超高解析度的顯微鏡，研究團隊終於成功將奈米流體可視化。

成功將由壓力與電場引起的奈米級流動可視化，將在未來帶來更多的動態光學成像與傳感應用，並為這些有限空間內分子的複雜行為提供前所未有的見解。

資料來源:Phys.org

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