MD模拟:银色的球是固体粒子，蓝色的球是流体(液体和蒸汽)粒子。固体基底上有一层液体膜，表面有波浪。作者:刘景邦，华威大学

科学家们已经将巨大的、意想不到的海洋异常波浪的原理应用到纳米尺度上，揭示了在纳米制造和医学见解方面的潜在应用，这些应用得到了量子物理学启发的数学模型的支持。

研究人员已经展示了如何在纳米尺度上应用流氓浪的原理——在海洋中意外出现的30米巨浪——从医学到制造业的几十种应用。

长期以来被认为是一个神话，凶猛的海浪从相对平静的环境中袭来，粉碎了沿途的石油钻井平台和船只。与海啸不同的是，巨浪是由海洋中较小的海浪偶然结合而形成的，这是一种非常罕见的事件。

流氓波原理的纳米级应用

近年来，人们对异常涌浪进行了大量的研究，但现在，科学家们首次展示了如何将其应用于更小的尺度——纳米尺度。一纳米比一页书的厚度还小一百万倍。这是一种在纳米尺度上研究液体行为的全新方法，发表在《物理评论流体》上。

由异常波引起的孔洞和凸起可以被操纵，自发地产生用于纳米制造(以十亿分之一米的规模制造)的图案和结构。例如，液体薄膜破裂形成的图案可用于构建微电子电路，这可用于生产太阳能电池的低成本组件。此外，薄液体层的行为可以帮助解释为什么全世界数百万人患有干眼症。当覆盖眼睛的泪膜破裂时，就会发生这种情况。

揭示纳米级液体层的行为

通过对分子的直接模拟和新的数学模型，由华威大学数学研究所领导的这项研究发现了纳米级液体层是如何以反直觉的方式行为的。洒在桌子上的一层咖啡可能看起来一动不动，但在纳米尺度上，分子的混沌运动在液体表面产生随机波。当这些波合谋产生一个巨大的“流氓纳米波”时，就会发生一种罕见的情况，这种情况会穿过这一层并形成一个洞。新的理论解释了这个洞是如何以及何时形成的，通过将它们的大型海洋表亲作为数学蓝图，对以前不可预测的影响提供了新的见解。

研究团队对这项研究在不同行业的潜力感到兴奋;其应用意义深远。

华威大学数学研究所的James Sprittles教授说:“我们很高兴地发现，最初为量子物理学开发的数学模型，最近用于预测流氓海浪，对于预测纳米级液体层的稳定性至关重要。

“在未来，我们希望这一理论可以被用于一系列纳米技术，在这些技术中，控制层何时以及如何破裂是至关重要的。在相关领域也可能有应用，例如乳剂的行为，例如在食品或油漆中，液体薄膜的稳定性决定了它们的保质期。”

参考文献:James E. Sprittles, Jingbang Liu, Duncan A. Lockerby和Tobias Grafke，“流氓纳米波:通往电影破裂的路线”，2023年9月11日，物理评论流体。DOI: 10.1103 / PhysRevFluids.8.L092001