納米液滴作為一種新型納米材料，近年來在芯片實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、生物醫(yī)學(xué)診斷、液-液微萃取和材料合成等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。這些表面納米液滴為小組分反應(yīng)、藥物釋放、單細(xì)胞分析、單細(xì)胞或單分子水平研究提供了強(qiáng)大的平臺(tái)。

目前，為了獲得具有固定尺寸和分布的納米液滴，已經(jīng)開發(fā)了各種納米液滴的制備方法。例如噴墨印刷、微流體沉積、薄膜除濕和溶劑交換等。其中，溶劑交換是一種簡單的、靈活的、可擴(kuò)展自下而上的制備方法。適用于常規(guī)有機(jī)相、和粘度在0.6~106cSt的親水相中實(shí)現(xiàn)界面納米液滴的生產(chǎn)。

然而，由于fLs中表面液滴的表面積與體積之比很大，蒸發(fā)速度很快，這使得表面納米液滴難以在不混溶的液體中保持，特別是在水體系中。這很大地限制了表面納米滴在空氣中的應(yīng)用?；诖耍蠖鄶?shù)人選擇了低揮發(fā)性的離子液體(ILs)，并通過溶劑交換法在界面上制備了基于質(zhì)子型ILs硝酸乙銨(EAN)的納米液滴。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，離子液滴在液體和空氣環(huán)境中均具有可控的尺寸、分布和穩(wěn)定性。

在200 μL min-1的流速下，通過溶劑交換過程，EAN液滴在玻璃基底上的成核和形成過程。在2s時(shí)，不規(guī)則的微小EAN液滴首先出現(xiàn)，然后逐漸變大；此后，這些液滴持續(xù)生長到6s，在此期間橫向直徑減小，直到它們后在100s達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

通過概率密度函數(shù)（PDF）進(jìn)一步計(jì)算液滴的平均直徑和表面覆蓋率。如圖2所示，液滴尺寸分布范圍從1.5s內(nèi)僅3μm增加到10s內(nèi)約10μm，然后從10s逐漸減小到100s，尺寸分布范圍為5μm，后形成狀態(tài)下峰值在2-3μm之間。這表明在EAN液滴形成過程中發(fā)生了液滴橫向尺寸的去濕現(xiàn)象。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩個(gè)EAN液滴合并時(shí)，去濕現(xiàn)象變得更加顯著。初始狀態(tài)下兩個(gè)液滴在玻璃基板上的接觸角，當(dāng)它們在溶劑交換過程中不斷生長并后相互接觸時(shí)，它們將合并成一個(gè)具有瞬時(shí)動(dòng)態(tài)接觸角的新液滴。

此外，通過測試不同流速下形成的液滴，可以獲得不同粒徑大小的EAN納米液滴。使用具有不同親水和疏水環(huán)境的基底作為液滴制備的模板可以潛在地控制單分散液滴的尺寸。

為了證明這些ILs納米液滴的潛在應(yīng)用，研究人員隨后使用這些納米滴作為納米反應(yīng)器來制備可變的二氧化硅納米結(jié)構(gòu)。

綜上所述，本文研究人員選擇了質(zhì)子型離子液體EAN，通過成核和生長制備了一種尺寸可控的納米液滴。液滴大小可以通過流量和溶液條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，已經(jīng)證明納米液滴可以作為二氧化硅納米結(jié)構(gòu)的可控反應(yīng)器，有望得到進(jìn)一步應(yīng)用。