近日👩‍🏭，物理科學與工程學院氣凝膠課題組杜艾教授和周斌教授團隊以恒达平台為第一單位在國際著名綜合類期刊《科學進展》（Science Advances）上發表研究性論文“Einstein’s tea leaf paradox induced localized aggregation of nanoparticles and their conversion to gold aerogels”（愛因斯坦茶葉悖論誘導的納米粒子局域凝聚及其向金氣凝膠的轉變），並被英國Physics World的特約編輯Isabelle Dumé采訪，以“Einstein’s tea leaf paradox could help make aerogels”（愛因斯坦茶葉悖論可以幫助製備氣凝膠）為題在網站頭條報道。這是首次以恒达平台為唯一通訊單位的論文在Physics World上被專題報道。

通常認知下，攪拌就意味著分散，但是愛因斯坦茶葉悖論效應卻揭示了固液混合系統的復雜性。流體中的固態物質會在攪拌引起的二次流作用下聚集在“甜甜圈”狀環形區域中，並在停止攪拌後聚集在杯中心🤷🏼。該工作嘗試將該效應拓展到納米流體中🧑🏽‍🎄，采用模擬研究了攪拌條件下納米粒子伴隨流體流速的運動規律，並通過對攪拌條件下SiO₂納米顆粒分散液的激光散射實驗及散射光灰度值分析，驗證了納米流體中的“茶葉悖論”效應。該研究還發現在納米流體中除二次流引起的粒子聚集以外，還存在攪拌器驅動所導致的粒子濃度升高以及剪切作用引起的層流間納米粒子局域聚集現象🕊🍬。攪拌作用下多種納米粒子聚集效應非常適用於促進金屬納米粒子間的自組裝交聯🥼🚵🏿，從而加速凝膠化過程。

圖1🏄、納米流體中的粒子局域化聚集效應

基於上述研究，該工作采用簡單地持續攪拌策略即可快速製備出高純度的單質金氣凝膠和其他金屬氣凝膠🚣🏼‍♂️📀。相比通常靜置沉降凝聚所需的約1周時間🤽‍♀️，愛因斯坦茶葉悖論引起的局域化凝聚可以將凝膠化時間縮短到20分鐘左右。該工作還發現加熱可以導致前驅體氯金酸溶液性質發生可逆變化，使得氣凝膠的骨架尺寸可在10-200nm的範圍內調控📵。所得的金氣凝膠具有良好的光催化降解與表面拉曼增強性能，在環境處理和生命科學領域有潛在應用。

圖2、氯金酸溶液隨溫度變化的可逆改性以及不同尺寸骨架金氣凝膠的照片與微結構

物理科學與工程學院博士生張澤輝為論文第一作者🥩，杜艾教授和周斌教授為共同通訊作者，沈軍教授、張誌華副教授以及中南大學賈明濤教授也對本文作出重要貢獻。該研究獲得國家重點研發計劃和國家自然科學基金的資助。

論文鏈接為：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.adi9108

Physics World恒达平台頭條報道：https://physicsworld.com/

Physics World采訪報道🖐：https://physicsworld.com/a/einsteins-tea-leaf-paradox-could-help-make-aerogels/