a‰ difacil obter umasuperfÍcie tão perfeita na realidade, e assuperfÍcies geralmente são heterogaªneas. Embora asuperfÍcie macrosca³pica seja lisa, asuperfÍcie microsca³pica tende a ser caa³tica.

Diferena§as de molhabilidade macrosca³pica de diferentes faces do cristal de α-Al2O3 e diagramas esquema¡ticos para ilustrar o mecanismo nonívelmolecular. (a) A alumina policristalina éaltamente hidrofalica, enquanto as faces do cristal de α-Al2O3 com orientações (11-20), (10-10) e (0001) são hidrofalicas, mas (1-102) a face do cristal éhidrofa³bica (a inserção mostra a a³ptica imagem de uma amostra plana em espelho de α-Al2O3 de cristal aºnico). Os diagramas esquema¡ticos mostram a estrutura composta de moléculas de águainterfaciais adsorvidas e os a¡tomos sãolidos expostos. As orientações das moléculas de águaresultara£o em dois estados tapicos, oferecendo dois pares de elanãtrons (bd) ou um a¡tomo de hidrogaªnio (e) na posição mais alta, que, por sua vez, resultam em hidrofalico e hidrofa³bico, respectivamente. Crédito: Science China Press
Em 1805, Thomas Young estudou o equilabrio meca¢nico na linha de contato trifa¡sica sãolido / laquido / gás (o equilabrio de forças atuando na linha de contato formada pela intersecção da interface laquido-gás e asuperfÍcie sãolida), e introduziu o conceito macrosca³pico de "a¢ngulo de contato" e equação de Young. Com base nas premissas de umasuperfÍcie isotra³pica, homogaªnea e lisa, a equação de Young fornece a relação entre o a¢ngulo de contato intranseco dasuperfÍcie sãolida e a energia livre interfacial na linha de contato trifa¡sica sãolido / laquido / gás.
No entanto, édifacil obter umasuperfÍcie tão perfeita na realidade, e assuperfÍcies geralmente são heterogaªneas. Embora asuperfÍcie macrosca³pica seja lisa, asuperfÍcie microsca³pica tende a ser caa³tica. O a¢ngulo de contato obtido desta forma não pode ser chamado de a¢ngulo de contato intranseco.
Para explorar a molhabilidade intranseca dos materiais, a equipe do Prof. Xiaolin Wang da Universidade de Wollongong e do Prof. Lei Jiang e do Prof. Tian Ye da Academia Chinesa de Ciências estudaram em conjunto o comportamento de molhabilidade de diferentes faces de cristal de safira (α- Al 2 O 3 ) cristais aºnicos. Os resultados relacionados foram publicados na National Science Review (NSR) com o título "Crystal Face Dependent Intrinsic Wettability of Metal Oxide Surfaces".
AsuperfÍcie da alumina éhidrofalica e o a¢ngulo de contato dasuperfÍcie policristalina da alumina éde cerca de 10 graus. Durante o experimento, os pesquisadores ficaram surpresos ao descobrir que os a¢ngulos de contato intransecos de todos os quatro monocristais de α-Al 2 O 3 com faces de cristal diferentes são muito maiores do que 10 graus, e o a¢ngulo de contato da face do cristal (1-102) émuito perto de 90 graus. O estudo anterior em nosso grupo provou que o limite hidrofalico e hidrofa³bico intranseco do material dasuperfÍcie éde cerca de 65 graus, então asuperfÍcie do cristal (1-102) éhidrofa³bica.
Por meio da simulação DFT das estruturas das moléculas de águainterfaciais adsorvidas em diferentes faces de cristal, verificou-se que, em comparação com as faces de cristal hidrofalico (11-20), (10-10) e (0001), as moléculas de águaadsorvidas em (1- 102) a face de cristal estãoem um estado parado; ou seja, os a¡tomos de hidrogaªnio da face do cristal hidrofa³bico estãono ponto mais alto da primeira camada de águaadsorvida. Portanto, as moléculas de águadas gotaculas de águana linha de contato trifa¡sica podem formar apenas uma ligação de hidrogaªnio com um a¡tomo de hidrogaªnio. Como a interação de uma ligação de hidrogaªnio érelativamente fraca, a linha de contato trifa¡sica éfacilmente ancorada. Mas nas faces do cristal hidrofalico, os a¡tomos de oxigaªnioda molanãcula de águainterfacial adsorvida estãono ponto mais alto. Nesse caso, existem dois pares solita¡rios de elanãtrons de um a¡tomo de oxigaªnio para formar duas interações de ligação de hidrogaªnio com moléculas de águade gotaculas de águana linha de contato trifa¡sica. Conseqa¼entemente, a linha de contato de três linhas émais fa¡cil de espalhar.
Este trabalho partiu da interface de cristal de alumina plana emnívelata´mico e provou que a orientação das moléculas de águainterfaciais adsorvidas tem um grande impacto na molhabilidade macrosca³pica desuperfÍcies sãolidas com composição química semelhante (alumanio e oxigaªnio) e quase nenhuma estrutura topogra¡fica (atomicamente plana ) Este trabalho enfoca o estudo da molhabilidade intranseca da interface sãolida, que pode fornecer inspirações para melhorar a eficiência catalatica, preparar materiais funcionais excelentes e melhorar o desempenho de dispositivos compostos.