平行プレート間のナノキャピラリー接着

分子動力学シミュレーションは、2つの平行な平らな固体表面間のナノメートルスケール液体橋からの毛細血管の接着を研究するために使用されます。毛細血管力、FCAP、およびブリッジのメニスカス形状は、固体表面の分離が多様であるため計算されます。巨視的理論は、2つまたは3つの分子径（1-2 nm）と同じ小さい分離のために、FCAPへの液/蒸気界面張力のメニスカスの形状と寄与を予測します。ただし、肉眼的理論には含まれていない分子層のため、毛細血管力の総力は、h≲5nm（8〜10径）の巨視的理論とは異なります。これらの小さな分離の場合、流体の圧力テンソルは異方性になります。表面の平面内の成分はスムーズに異なり、巨視的な表面張力に基づく理論と一致しています。毛細血管の接着は、分子層が変化するにつれて強い振動がある垂直成分のみのみの影響を受けます。

Molecular dynamics simulations are used to study capillary adhesion from a nanometer scale liquid bridge between two parallel flat solid surfaces. The capillary force, Fcap, and the meniscus shape of the bridge are computed as the separation between the solid surfaces, h, is varied. Macroscopic theory predicts the meniscus shape and the contribution of liquid/vapor interfacial tension to Fcap quite accurately for separations as small as two or three molecular diameters (1-2 nm). However, the total capillary force differs in sign and magnitude from macroscopic theory for h ≲ 5 nm (8-10 diameters) because of molecular layering that is not included in macroscopic theory. For these small separations, the pressure tensor in the fluid becomes anisotropic. The components in the plane of the surface vary smoothly and are consistent with theory based on the macroscopic surface tension. Capillary adhesion is affected by only the perpendicular component, which has strong oscillations as the molecular layering changes.