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• 作者：尊龙凯时登陆
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• 发布时间：2025-02-16 13:27:38
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　　大气气溶胶粒子能够招揽和反射太阳辐射，被激活成云滴，到场冰核历程，并为化学反映供给反映界面。因而，气溶胶正在气氛污染、大气化学和天气转折中饰演着主要脚色。气溶胶粒子能够有庞杂的构成，包罗无机、金属和矿物因素、元素碳和有机碳，以及必定量的水。气溶胶粒子还能够有分其余样式。比方由无机盐和有机因素构成的气溶胶粒子能够通过相变拥有固态、个别吞噬或核-壳以及均一样式。气溶胶构成和含水量的转折导致粒子样式和相态的演变，同时改动其他物理化学性子，如pH值、极性、界面张力和光化学。

　　分享一篇来自浙江大学裴祥宇团队的新咨议收效，本文以“Technical note: Characterization of a single-beam gradient force aerosol optical tweezer for droplet trapping, phase transition monitoring, and morphology studies”为题颁发于期刊Atmospheric Chemistry and Physics，原文链接：浙江大学裴祥宇教师为合伙第一作家。欲望对您的科学咨议或工业临盆带来少许灵感和启迪。

　　单粒子阐发对付更好地通晓颗粒转化历程及其预测处境影响至合主要。正在本咨议中，浙江大学的裴祥宇教师团队开采了一种气溶胶光学镊（AOT）拉曼光谱体例，用于及时咨议悬浮气溶胶滴的相态和样式。该体例包罗四个模块：光学捉拿、反映、照明与成像以及检测。光学捉拿模块应用532纳米激光器和100倍油浸物镜，正在30秒内安闲捉拿气溶胶滴。反映模块许可安排相对湿度（RH）并引入反映气体进入滴悬浮室，增进咨议液-液相变。照明与成像模块采用高速摄像机监测被捉拿的液滴，而检测模块记实拉曼散射光。裴祥宇教师团队捉拿了含氯化钠（NaCl）和3-甲基戊二酸（3-MGA）的羼杂滴，以查抄RH依赖的样式转折。当RH消重时，产生了液-液相分辨（LLPS）。别的，作家引入了臭氧和蓖麻油/松节油来原位天生二次有机气溶胶（SOA）颗粒，这些颗粒与被捉拿的滴碰撞并熔解正在个中。为了确定被捉拿滴的个性，作家应用基于Mie表面的开源轨范，从拉曼光谱中考查到的回音壁形式（WGMs）中检索直径和折射率。结果展现，当RH消重时，羼杂滴酿成了核-壳样式，由分别SOA前体天生的滴的相变对RH的依赖性分别。AOT体例是评估动态大气历程中样式和相态的现场尝试平台。

　　图1.(a) 本咨议中应用的气溶胶光学镊安装示希图。(b) 滴液粒子悬浮室的策画。(c) 体例首要部件的照片，包罗悬浮室、水汽产生器、激光器、摄像机和卓立汉光公司的Omni-λ5004i光谱仪。

　　当一个透后或弱招揽的球形颗粒被捉拿时，它能够动作一个高质料的光学腔体，产生激烈的光学共振，从而形成加强的拉曼散射。这些共振能够正在颗粒的拉曼光谱中考查到峰值，平淡被称为回音壁效应（WGMs）。规则上，能够通过WGMs推想出颗粒的样式，由于折射率中的不匀称性会败坏WGMs的轮回。WGMs衰减的来源正在于颗粒被分辨成亲水核和疏水壳时存正在的径向匀称性。因而，当应用Mie散射模子拟合匀称液滴的拉曼光谱时，最佳拟合的偏差会大幅减少。对提取的半径和折射率的咨议显示它与匀称球体的拟合之间存正在彰彰的分歧。因而，颗粒巨细和折射率产生明显转折的点能够动作核壳相分辨产生的点。如下图所示，当液滴个别包裹且非球形时，光谱中的WGM峰值消灭。总的来说，单个液滴正在经过样式变更时拉曼光谱会产生相应的动态转折。

　　图2. 基于光谱特质识别滴液样式的例子。(a) 捉拿的水性NaCl滴的拉曼散射特质图。(b) 分别滴液样式的光谱：上子图显示了匀称水性饱和NaCl滴的表率光谱。中心子图显示了当SOA正在饱和NaCl滴轮廓酿成薄壳时的光谱。底部子图显示了当SOA接连正在饱和NaCl滴轮廓凝结时，WGMs峰值削弱的光谱。(c) WGM翻脸期间序列的例子：赤色峰值渐渐从一分为二，而且强度变弱，当SOA被参预到滴中时，评释酿成了核-壳样式。

　　正在尝试历程中，平淡起首捉拿一个匀称的滴液。随后，跟着相对湿度（RH）的消重，滴液大概会经过相分辨，变更成个别吞噬或核-壳样式。这些变更对回音壁形式（WGMs）有彰彰影响。当滴液变更为个别吞噬形态时，其对称构造被败坏，导致WGMs的猝灭。比拟之下，当滴液展现核-壳构造时，因为滴液的径向匀称性受到作对，WGMs会削弱。因而，对个别吞噬或核-壳滴液行使MRSFIT大概会导致检索直径和折射率变得不行托，导致拟合偏差特地高。为明晰决这个题目并为核-壳滴液检索直径和折射率，作家采用了另一种名为Mie共振壳层拟合（MRSFIT）的轨范，由Vennes和Preston开采。MRSFIT特意策画用来将考查到的Mie共振与应用Mie表面预测的核-壳颗粒的共振相拟合。MRFIT供给的形式分派向导了核-壳滴液的妥贴参数采取。捉拿滴液后，能够从光谱中识别其样式，如图2所示的例子。

　　图3. (a) 检索到的直径（Dp）和折射率（n）。(b) 丈量室内前后的相对湿度（RH）。(c) 捉拿的水性NaCl滴液的拉曼光谱期间序列

　　因为物质特其余构造，拉曼散射获得加强，使得峰值可正在光谱中考查到，从而酿成回音壁效应。而回音壁效应的改动状况正在此咨议中对付推想物质的样式有着相当主要的效力，由于单个液滴正在经过样式变更时拉曼光谱会产生相应的动态转折，从拉曼光谱的转折中能够阐发液滴的相变历程。

　　图4.液-液相分辨和NaCl/3-MGA溶液的羼杂。(a) 通过WGM拟合得到的滴液直径和折射率，蓝点代表滴液直径，红点代表折射率。(b) 室内相对湿度（RH）的转折，红线代表进入室内前的RH，绿线代表脱离室内后的RH。(c) 期间诀其余拉曼光谱，WGMs用深赤色标识。虚绿线和虚紫线诀别体现液-液相分辨和液-液相羼杂的产生。

　　图5. α-蒎烯SOA涂覆正在饱和NaCl滴液上的尝试。(a) 应用匀称滴液模子检索到的滴液直径（蓝点）和折射率（红点），以及分别期间点的滴液及时图像。(b) 应用核-壳滴液模子检索到的壳层直径（蓝点）和主题直径（红点）。色彩越深，拟合偏差越幼。正在点状绿线和点状紫线之间，蓝点代表壳层直径，而粉红点代表主题直径。(c) 流出室表的气流的相对湿度（RH）。(d) 正在底部增添了柠檬烯SOA（紫色条），导致酿成了核-壳样式。虚绿线和虚紫线诀别体现液-液相分辨和液-液相羼杂的产生。

　　正在这项咨议中，作家开采并表征了一种新型的单束梯度力气溶胶AOT体例。修造了一个拥有双层策画的定造滴液粒子悬浮室，供给了删改的多效力性，并完成了急迅液滴捉拿。作家对这个AOT体例举行了周到的个性表征和职能评估。AOT体例证据了正在30秒内高效捉拿微米级滴液的本事，明显抬高了捉拿效用。别的，室内策画的灵巧性许可通过改动中心个别气孔的式样和巨细来安排气流换取率和目标，以满意特定的尝试哀求。为了评估该悬浮室的职能，作家捉拿了NaCl滴液，并应用MRFIT算法检索它们的直径和折射率。尝试得到的滴液尺寸与表面值相当挨近，证了解悬浮室职能。

　　别的，作家咨议了滴液的相对湿度（RH）依赖性样式，应用与3-MGA羼杂的NaCl滴液来丈量分辨相对湿度（SRH）和相变相对湿度（MRH）。作家还正在原位天生并向无机滴液中增添了α-蒎烯和柠檬烯SOA。尝试中滴液的第二相酿成，使作家也许咨议其混溶性和湿度依赖性样式。本文的展现评释，AOT体例能够有用地用于咨议表率大气SOA的物理和化学性子。

　　，获哥德堡大学化学博士学位，2018至2019年于哥德堡大学从事博士后咨议。历久从事大气科学、大气污染及气溶胶方面的咨议。正在国际有影响力的期刊颁发论文30余篇。合联产物引荐

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