温度越高热运动越剧烈，扩散越快，通常满足Arrhenius公式Ds = D0 * exp (-Ea/RT )：扩散系数和温度成正相关。然而，科研人员通过系统研究发现，在沸石分子筛限域孔道内出现了违反该常识的现象：随着温度升高，长链分子(如正十二烷烃)在ZSM-5等分子筛限域孔道中扩散系数逐渐减慢(图a)。分子动力学理论模拟发现，温度升高促使长链分子弯曲，形变加剧，从而增加了分子筛孔壁与吸附分子之间的相互作用，扩散阻力随之增加(图b)，因而呈现出扩散系数与温度之间的负相关，即 “热阻效应”。
“热阻”是指物体对热量传导的阻碍效果。该研究将“热阻”概念引入到传质过程中，发现“热阻效应”引起分子筛反常的扩散需要满足以下两个条件。吸附分子需要有一定的长度和柔性，其分子链长和弯曲程度随温度呈现明显变化。该类反常扩散现象需要特定的限域环境。只有当孔径与高温下长链分子形变后的维度接近时，“热阻效应”导致的反常扩散现象才会呈现。而在气相或在孔径较大的多孔材料中呈现正常的扩散现象(温度越高扩散越快)，不易发生此类反常现象(图c)。该研究丰富了反常扩散的种类，揭示了高温下长链烷烃扩散受阻的微观机理，对于分子筛催化反应条件选择和优化具有重要指导意义。
精密测量院博士研究生袁家敏为论文第一作者，特别研究助理/博士后刘志强和研究员郑安民为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金委员会、中科院及湖北省科技厅的支持。
