近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在硫酸钙非均相成核机制研究方面取得新进展。相关研究以“Gypsum heterogenous nucleation pathways regulated by surface functional groups and hydrophobicity”为题，发表于Nature Communications。

硫酸钙在自然和工业过程中发挥着重要的作用。然而，由于缺乏足够的时空分辨率，关于硫酸钙晶体在不同化学性质表面上的形成机制仍然知之甚少。本研究通过单分子自组装法制备了具有不同化学性质的金基底表面，利用原位显微镜技术实时追踪了硫酸钙在不同基底表面的稳态成核过程，发现硫酸钙在表面的非均相成核过程遵循经典成核理论，且成核速率受表面官能团和亲疏水性的调控。通过分子动力学模拟揭示了亲水性表面的成核路径为表面诱导成核，其中离子吸附位点（即官能团）作为成核锚点，促进了垂直方向团簇的生长。相反，疏水性表面则为体相成核，表面附近的离子聚集成更大的水平团簇后沉积在基底表面。这些发现为硫酸钙在不同表面的非均相成核过程提供了新见解。

图 不同亲疏水表面硫酸钙的非均相成核路径示意图

该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会等项目的资助。同时，研究还得到了中国科大超算中心的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-55993-w