对封闭在固体材料的纳米级孔隙内的流体的流动，结构转变以及冻结或熔化行为所涉及的物理化学过程的详细理解，对于基础研究和技术应用都具有极其重要的意义。

近日，美国犹他大学Michael H. Bartl，加州大学戴维斯分校Subhash H. Risbud，Sabyasachi Sen综述了以稳定和亚稳态形式存在的纳米密闭流体的热力学和动力学转变研究。

文章要点

1）与水的冷冻/熔化行为相反，纳米约束对过冷液体的玻璃化转变的影响具有普遍性，并且玻璃化转变温度T_g会随着尺寸和约束程度发生增加或降低。作者通过两种形成玻璃的分子液体甘油和邻三联苯（OTP）来举例说明这种独特的行为。当甘油显示由于主体和受限液体之间的分子堆积的改变而使组成分子的旋转动力学明显减慢时，甘油的T_g却增加，而OTP则显示出线性的、依赖于约束介质的T_g的降低，并且增加了受限程度，这强烈地受到孔隙−液体界面特性的影响。

2）作者最后着重总结了在冻结和玻璃化转变过程中的极端空间和动力学异质性的最新实验证据。这一发现得益于SBA-16和FDU-5独特的介孔结构，其具有包含两种不同大小和形状的相互连接的孔类型(球形和圆柱形)的双峰结构。首次观测到水的两个熔点和过冷OTP的两个玻璃化转变，分别对应于特定的孔隙类型。

总而言之，这些研究结果强烈表明，纳米受限液体的结构和动力学的局部波动之间存在密切的机械联系。同时关于纳米约束作用对流体基本特性的影响仍然存在许多悬而未决的问题，这为化学研究提供了令人兴奋的未来机会。

Sabyasachi Sen, et al, Thermodynamic and Kinetic Transitions of Liquids in Nanoconfinement, Acc. Chem. Res., 2020

DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00502

https://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00502