结晶是水合物中最为重要的物理化学过程，对水合物的结晶过程的研究对于深入了解水合物成藏过程是十分必要的。此外，了解水合物的结晶机理有利于提出防治水合物在油气运输管道中形成的措施保障流动安全，可以促进水合物在能源储存与回收、气体分离、碳固存、海水淡化等方面的应用。目前并没有在微观尺度对水合物结晶过程进行原位表征的报道。

水合物生长过程形貌演变

近日，北京大学天然气水合物国际研究中心利用原子力显微镜原位观测了四氢呋喃（THF）水合物在硅片上的结晶过程，对水合物晶体的初始发育过程提供更为深入的认识。实验中原位观察到四氢呋喃水合物的结晶过程可以分为两个阶段：熟化阶段和稳态生长阶段。在熟化阶段内水合物晶粒经历奥斯特瓦尔德熟化过程，中心较大水合物颗粒生长缓慢，并伴随着周围小晶粒的动态形成-分解的过程。水合物的结晶进入稳态生长阶段后，水合物晶体以较高的速率稳定生长。在稳态生长阶段内，水合物晶体表面出现了诸如枝晶、晶界堆积等特殊的结晶形貌。并且在实验中发现，体系过冷度对水合物结晶过程产生很大的影响，即使温度降低0.1°C也会引起水合物表面形态的显著变化。

这一成果近期发表在Crystal Growth & Design上，北京大学工学院博士研究生黄鑫为论文第一作者，卢海龙教授为此工作的通讯作者。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.cgd.9b01412