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タイトル	en Pinning in a Contact and Noncontact Manner: Direct Observation of a Three-Phase Contact Line Using Graphene Liquid Cells
作成者	en Hirokawa, Sota ja 廣川, 颯汰 ja-Kana ヒロカワ, ソウタ 所属 en Department of Aeronautics and Astronautics, Kyushu University ja 九州大学大学院工学府航空宇宙工学専攻 所属 en International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University ja 九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 en Teshima, Hideaki ja 手嶋, 秀彰 ja-Kana テシマ, ヒデアキ e-Rad_Researcher 60906220 ORCID 0000-0002-9240-3370 所属 en Department of Aeronautics and Astronautics, Kyushu University ja 九州大学大学院工学研究院航空宇宙工学部門 en Solis-Fernandez, Pablo ORCID 0000-0003-1001-5874 所属 en Global Innovation Center, Kyushu University ja 九州大学グローバルイノベーションセンター en Ago, Hiroki ja 吾郷, 浩樹 ja-Kana アゴウ, ヒロキ e-Rad_Researcher 10356355 ORCID 0000-0003-0908-5883 所属 en Global Innovation Center, Kyushu University ja 九州大学グローバルイノベーションセンター en Li, Qin-Yi ja 李, 秦宜 ja-Kana リ, チンイ e-Rad_Researcher 60792041 ORCID 0000-0003-2704-9421 所属 en Department of Aeronautics and Astronautics, Kyushu University ja 九州大学大学院工学研究院航空宇宙工学部門 所属 en International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University ja 九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 en Takahashi, Koji ja 髙橋, 厚史 ja-Kana タカハシ, コウジ e-Rad_Researcher 10243924 ORCID 0000-0002-3552-9292 所属 en Department of Aeronautics and Astronautics, Kyushu University ja 九州大学大学院工学研究院航空宇宙工学部門 所属 en International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University ja 九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
アクセス権	open access
内容注記	Abstract en Pinning of a three-phase contact line at the nanoscale cannot be explained by conventional macro-scale theories, and thus requires an experimental insight to understand this phenomenon. We performed in-situ TEM observation of the three-phase contact lines of bubbles inside graphene liquid cells to experimentally investigate the causes of nanoscale pinning. In our observations, the three-phase contact line was not affected by the 0.6 nm-thick inhomogeneity of the graphene surface, but thicker metal nanoparticles with diameters of 2–10 nm and nano-flakes caused pinning of the gas-liquid interface. Notably, we found that flake-like objects can cause pinning that prevents the bubble overcome the flake object in a non-contact state, with a 2-nm-thick liquid film between them and the bubble. This phenomenon can be explained by the repulsive force obtained using the Derjaguin, Landau, Verwey, and Overbeek theory. We also observed the flake temporally prevented the gas-liquid interface moving away from the flake. We discussed the physical mechanism of the attractive force-like phenomenon by considering the nanoconfinement effect of liquid sandwiched by two graphene sheets and the hydration layer formed near the solid surface.
出版者	en American Chemical Society
日付	Issued2021-10-26
言語	eng
資源タイプ	journal article
出版タイプ	AM
資源識別子	HDL https://hdl.handle.net/2324/4793219
関連	isVersionOf DOI https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c01589 isVersionOf PMID 34644074 isVersionOf WOS 000711763600003
助成情報	助成機関ID Crossref Funder https://doi.org/10.13039/501100002241 助成機関名 en Japan Science and Technology Agency ja 科学技術振興機構 研究課題番号 JPMJCR18I1 研究課題名 en Japan Science and Technology Core Research for Evolutional Science and Technology (CREST) 助成機関ID Crossref Funder https://doi.org/10.13039/501100001691 助成機関名 en Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) ja 日本学術振興会 研究課題番号 20H02089 https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02089/ 研究課題名 en Experimental Study of Solid-Liquid Interface at the Nanoscale ja 固液界面上の厚さ数ナノメートルの特異な流体相に関する実験的研究 助成機関ID Crossref Funder https://doi.org/10.13039/501100001691 助成機関名 en Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) ja 日本学術振興会 研究課題番号 20H02090 https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02090/ 研究課題名 en Platform for atomic-order thermal probing and elucidation of wave-like heat conduction ja 原子オーダー熱探査プラットフォームと熱の波動性の解明 助成機関ID Crossref Funder https://doi.org/10.13039/501100001691 助成機関名 en Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) ja 日本学術振興会 研究課題番号 21J21976 https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-21J21976/ 研究課題名 ja 新規熱輸送デバイスの創出に繋がるグラフェン液体セルを用いたナノスケール相変化実験
収録誌情報	PISSN 0743-7463 EISSN 1520-5827 NCID AA10461730 en Langmuir 巻37 号42 開始ページ12271 終了ページ12277
ファイル	4793219.pdf 1.30MB (application/pdf) Available2022-10-26
コンテンツ更新日時	2024-12-07