分子在崎terrain的地形上移动得更快

 
3D渲染的聚合物链附近粗糙的粗糙物。较快的分子被较暖的颜色所描绘。图片来源：©ULB粗糙度，表面上存在不规则现象，通常与慢动作和粘性有关。在不同的长度范围内都是如此：在人的大小(1米)下，沿着上下的路径走而不是在平坦的道路上走需要更长的时间。在较小物体(1/100-1/1000米)的大小下，意大利人使用的意大利面形状具有粗糙的表面，例如通心粉，以使番茄酱和奶酪具有更好的粘合表面。但是，到目前为止，还没有实验能够测试分子的行为是否真的遵循了在人类规模上观察到的相同趋势。
现在，克里斯蒂安·罗德里格斯·提诺科(Cristian Rodriguez-Tinoco)和西蒙娜·纳波利塔诺(Simone Napolitano)领导的布鲁塞尔大学自由科学学院(ULB)理科团队在《物理评论快报》上发表的论文表明，大分子实际上在纳米级的粗糙表面附近移动得更快。他们的实验清楚地表明，人们普遍认为表面不规则性使分子更好地粘附在表面上是错误的。当表面粗糙度的大小(即材料表面上微小的丘陵和山谷之间的平均距离)减小到几纳米(1 nm =十亿分之一米)时，P4ClS分子即聚合物，开始移动得更快。
检测分子运动并不容易：分子运动快(每秒高达一百万或更多运动)，并且位移太小而无法用显微镜观察到。由于其不均匀的特性以及难以调整表面不规则性的大小和分布的原因，在粗糙表面上进行此类实验甚至更加复杂。 ULB团队能够通过以受控方式蒸发金属而在铝上形成粗糙表面。为了测量分子移动的速度，研究人员施加了弱电场并记录了分子对刺激的响应速度。
令人惊讶的是，研究小组注意到存在于粗糙基质附近的分子的行为似乎被较少的邻居包围，这解释了为什么它们加速而不是减速的原因。这种趋势与计算机模拟的预测不一致，计算机模拟的预测表明分子在粗糙区域附近的移动速度较慢。与模拟的假设相反，聚合物分子不会停留在粗糙的基材附近。由于这些分子倾向于将自己排列在空间中，因此它们倾向于远离粗糙。存在于粗糙处附近的少数分子与壁的接触较少，可以享受更多的自由体积，因此它们移动得更快。
通过与简·利普森(Jane Lipson)领导的美国达特茅斯学院(Dartmouth College)的一组理论家分享他们的研究结果，ULB团队已经找到了在粗糙表面上丘陵和山谷的组织方式与分子运动之间的紧密联系。理论家已经表明，分子周围自由体积的很小变化会引起迁移率的极大提高，其计算的预测与实验完全吻合。
本文表明，我们目前关于接口的思考方式是无效的。因此，观察到的这种新的分子趋势在基础科学方面具有巨大的影响。 ULB团队的工作可以在大量应用程序中使用。近十年来，几个研究小组表明，许多薄涂层的性能(例如流动性，保持或排斥水的能力，晶体形成的速度)取决于薄膜与其支撑基材之间的接触次数。 。到目前为止，要修改此数字，必须更改界面上的分子类型，这通常涉及复杂的化学反应。这些发现表明，仅通过改变表面的粗糙度就可以调整纳米材料的性能。因此，这种方法可以控制聚合物层而不接触它，例如通过使用遥控器!