纳米流体装置为研究单分子化学反应提供了解决方案|世界快讯

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在化学反应中，不同物质中的分子彼此相遇形成新分子，从而导致其原子键发生变化。分子在极短的时间内以极近的距离(一纳米或更小)碰撞。这使得在分子尺度上研究化学反应的细节变得困难。大多数用于解释单分子反应动力学的实验知识都是通过研究气体中的反应获得的。然而，绝大多数化学反应发生在液体中，因此阐明溶液中的单分子反应动力学是一个重要的挑战，实验工具很少。

纳米流体装置——几平方厘米的玻璃板，上面刻有纳米尺寸的纳米流体通道——提供了一个类似试管的环境来限制单个分子。但是纳米流体设备有可能与各种具有高时间分辨率的现有分析仪器结合使用，以研究极快的单分子反应。

该评论的作者、大阪城市大学工程研究生院的 Yan Xu 副教授和 Nattapong Chantipmanee 博士设计了可以在单分子水平上自由操纵纳米材料、生物材料和分子的原理和技术。他们审查的方法论使用了纳米流体处理、功能集成以及流体控制和测量等基础技术，开创了利用纳米流体整合各个领域的方式。此外，为了使用他们独特的纳米流体装置阐明溶液中反应的单分子动力学，他们正在努力解决诸如如何精确操纵溶液中的小分子以及如何测量它们极快的(纳秒级到皮秒级)反应等问题。

研究人员在 2023 年 1 月的TrAC Trends in Analytical Chemistry上发表了他们关于纳米流体装置开创的溶液中单分子反应动力学的评论文章。作为这一新领域的先驱，该综述提供了一个鸟瞰图，包括研究和开发的前沿、未来的挑战以及这些发现可能引领的新方向。

“纳米流体设备有可能成为一种出色的实验工具，用于阐明溶液反应的动力学。我希望这篇论文能够鼓励更多的研究人员加入这个新兴的研究领域，”徐教授说。

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