虽然气体能够溶解在溶液在生物学系统、合成过程中被广泛确认，但是气体的具体溶解过程并未受到广泛和深入理解。人们认为气体分子在较低浓度中能够存在，当超过一个临界值，溶解的气体将形成气泡。气泡的成核是非常难以理解的过程，特别在于溶解气体接近饱和浓度的条件中。有鉴于此，台湾中央研究院物理研究所Ing-Shouh Hwang等报道了观测两种水溶液中气体小分子过饱和溶液中的结构。Nature Chemistry编辑Anne Pichon对此发表在Chemical Science上的工作进行亮点报道。
本文要点：
（1）对两个石墨烯片形成的液体口袋和其中的限域N2, O2, Ar, Xe, CO2, SF6气体在室温中表征。对于脱气的去离子水，形成的液体是均相的；对于过饱和N2, O2, Ar, Xe, CO2, SF6气体而言，在一些口袋中观测到数十纳米尺度的多晶纳米颗粒。在以上气体分子过饱和水溶液体系中，发现大多数的口袋中表现为包合物（clathrate）结构。
（2）通过TEM成像分析、SAED分析，发现在水分子多晶结构中含有小气体分子的笼结构，此类包合物的粒径在~100 nm至1 μm区间，表现为一系列欠焦的白点（缺乏长程排列规律结构），该结构难以进行区分，这可能是因为笼结构中的气体分子和周围的水分子密度极为类似导致。
参考文献
Anne Pichon, Imaging supersaturation, Nat. Chem. 13, 212 (2021).
DOI: 10.1038/s41557-021-00653-x
https://www.nature.com/articles/s41557-021-00653-x
Wei-Hao Hsua, Ing-Shouh Hwang*, Investigating states of gas in water encapsulated between graphene layers, Chem. Sci., 2021,12, 2635-2645
DOI: 10.1039/D0SC06262F
https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2021/sc/d0sc06262f
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