近日，我院杨俊伟副教授与华东理工大学物理学院方海平教授团队、东南大学孙立涛教授团队、美国劳伦斯伯克利国家实验室郑海梅教授团队、上海高等研究院陈济舸研究员团队等合作，在原子尺度下三相反应的机制研究中取得进展，相关研究以“Solid–liquid–gas reaction accelerated by gas molecule tunnelling-like effect”为题发表在《Nature Materials》上。
液体环境中纳米气泡加速金表面刻蚀的过程与机理
固-液-气反应广泛存在于自然界和工业过程中，如多相催化、金属腐蚀、氢氧燃料电池反应、大气腐蚀等。充分描述气体在液体中的传输和固-液-气三相反应是非常重要的，但是由于体系的复杂性，学术界一直缺乏对反应动力学的定量分析和对固-液-气三相表面气体传输机理的准确理解。在杨俊伟老师等人开展这项工作中，通过电子束辐解水产生氧气气泡，用电子显微镜观察氢溴酸水溶液中的氧纳米气泡对金纳米棒的刻蚀作用。结果表明，当氧纳米气泡和金纳米棒之间的距离小于临界距离(1 nm)时，局部刻蚀速率增加了一个数量级以上，否则刻蚀速率几乎不变。经典分子动力学和从头算分子动力学模拟结果表明，当纳米气泡与金纳米棒表面之间的液层厚度大于1 nm时，纳米气泡释放的氧分子通过液层扩散，通过浓度梯度到达金纳米棒表面，这个过程很慢。而当纳米气泡与金纳米棒表面之间的液体层厚度减小到1 nm以下时，氧分子在范德华力的作用下迅速吸附在金纳米棒表面，氧分子在固体表面参与反应，从而大大加速了刻蚀反应。本工作的研究成果为合理设计固-液-气反应以提高活性提供了启示，对未来涉及固-液-气相的微纳加工和多相催化的调控具有重要意义。
《Nature Materials》是国际顶级学术期刊《Nature》发行的子刊（2022年影响因子：47.65），其定位在于发布颇具综合性并代表某一领域重大进展的研究论文。作为国际“综合性期刊”领域的顶级杂志，该刊物内容涉及自然科学所有领域，发表的论文极具科研及应用价值，为各领域的创新发展提供了重要的参考意义。
此次杨俊伟老师的合作科研成果在国际顶级期刊上发表，标志着文理学院在高水平学术研究中的新突破，体现了学院学术影响和科研水平力的不断提升。学院将进一步发挥基础学科优势，加强科研团队建设，全方位提升教师科研能力，努力开创“十四五”科研发展新局面。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-022-01261-x