近日，我院楊俊偉副教授與華東理工大學物理學院方海平教授團隊、東南大學孫立濤教授團隊、美國勞倫斯伯克利國家實驗室鄭海梅教授團隊、上海高等研究院陳濟舸研究員團隊等合作，在原子尺度下三相反應的機制研究中取得進展，相關研究以“Solid–liquid–gas reaction accelerated by gas molecule tunnelling-like effect”為題發表在《Nature Materials》上。
液體環境中納米氣泡加速金表面刻蝕的過程與機理
固-液-氣反應廣泛存在于自然界和工業過程中，如多相催化、金屬腐蝕、氫氧燃料電池反應、大氣腐蝕等。充分描述氣體在液體中的傳輸和固-液-氣三相反應是非常重要的，但是由于體系的複雜性，學術界一直缺乏對反應動力學的定量分析和對固-液-氣三相表面氣體傳輸機理的準确理解。在楊俊偉老師等人開展這項工作中，通過電子束輻解水産生氧氣氣泡，用電子顯微鏡觀察氫溴酸水溶液中的氧納米氣泡對金納米棒的刻蝕作用。結果表明，當氧納米氣泡和金納米棒之間的距離小于臨界距離(1 nm)時，局部刻蝕速率增加了一個數量級以上，否則刻蝕速率幾乎不變。經典分子動力學和從頭算分子動力學模拟結果表明，當納米氣泡與金納米棒表面之間的液層厚度大于1 nm時，納米氣泡釋放的氧分子通過液層擴散，通過濃度梯度到達金納米棒表面，這個過程很慢。而當納米氣泡與金納米棒表面之間的液體層厚度減小到1 nm以下時，氧分子在範德華力的作用下迅速吸附在金納米棒表面，氧分子在固體表面參與反應，從而大大加速了刻蝕反應。本工作的研究成果為合理設計固-液-氣反應以提高活性提供了啟示，對未來涉及固-液-氣相的微納加工和多相催化的調控具有重要意義。
《Nature Materials》是國際頂級學術期刊《Nature》發行的子刊（2022年影響因子：47.65），其定位在于發布頗具綜合性并代表某一領域重大進展的研究論文。作為國際“綜合性期刊”領域的頂級雜志，該刊物内容涉及自然科學所有領域，發表的論文極具科研及應用價值，為各領域的創新發展提供了重要的參考意義。
此次楊俊偉老師的合作科研成果在國際頂級期刊上發表，标志着文理學院在高水平學術研究中的新突破，體現了學院學術影響和科研水平力的不斷提升。學院将進一步發揮基礎學科優勢，加強科研團隊建設，全方位提升教師科研能力，努力開創“十四五”科研發展新局面。
論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41563-022-01261-x