软物质物理及其应用研究中心实验室建设
2015-03-13


1. 研究方向及建设计划任务
致力于发现和探索纳米尺度下软物质物理学的前沿基础问题,通过凝练来自工业实践、传统和新型技术中关键问题,研究复杂流体中界面问题、高分子溶液以及液晶干燥过程的结构变化等课题,开展基础理论、多尺度建模和计算、实验等方面高度交叉的创新性研究,为微纳材料和器件的自组装提供新思路。力争在基础理论上有所突破,建成国内外有影响力的教学与科研平台,造就跨学科、有国际视野的创新型人才,为学院和学校乃至国家的发展做出应有的贡献。
2. 实验室规模和队伍建设计划
实验室设置三个研究团队,分别对应基础理论研究、建模和计算、实验研究。实验室队伍规模规划40名左右,其中教学科研人员10名(含4-5名外专千人或青年千人计划入选者),博士后10名,博士生或硕士生20人。
3. 研究平台与实验仪器建设计划
实验室建设需要科研办公用地约200平米,实验室配备约100平米。所需实验仪器设备:高性能计算机、高速相机、共聚焦显微镜、数字显微镜、流变仪、旋转蒸发仪、鼓风式干燥箱等。
七、 实验室建设期间的工作进展
目前在微纳器件和微纳结构方面的工作在以下两个方面取得了阶段性的进展:
1. 对聚电解质凝胶二极管进行了深入的理论研究,结果表明由于带电离子与电极的电化学反应的加入,使得该聚电解质二极管(PGDs)的工作机制与传统的P-N结二极管的工作机制有很大的不同;PGDs里的电流大小是由电极处的电化学反应程度来控制的,而电化学反应的程度又主要是由电极处的电压大小决定。当转变所施电压的正负方向时,系统中的带电离子会重新分布,使得电极处的电压大小会发生巨大的变化,正是这导致了PGDs的电流整流功能。这种通过电化学反应程度控制电流是一种普遍适用的物理思想,因此该工作的成果可以对其他包含有电化学反应的离子系统和仿生系统的研究提供有利的理论基础。这一成果发表在2014年的英国自然杂志期刊《Nature Communications》上。
2. 通过喷射蒸发或干燥软物质液滴来制造纳米或者微米级空心球广泛存在于大量的工业应用中(比如,食物、药物、功能性颗粒制造等)。土井正男教授通过建立该问题的理论模型,系统的研究了复杂的空心球形成的现象,很好的解释了空腔的形成是由于在蒸发过程中形成的皮肤层的弹性能和空腔的表面能相互竞争的结果。同时,理论的结果还给出空腔形成的条件,包括内外压差、表面张力、皮肤弹性等。该研究成果为将来工业应用有着指导意义。这一成果发表在2014年的美国物理协会杂志期刊《Phys. Rev. Lett.》上。