石墨烯毛細(xì)通道中常溫下受限水以平面方形冰形式存在
2015年04月28日 9:10 3140次瀏覽 來源： 中國有色網(wǎng) 分類： 新材料前沿
科學(xué)家首次觀察到石墨烯毛細(xì)通道中常溫下受限水的存在形式：二維方形冰結(jié)構(gòu)。該成果由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳恒安教授和王奉超特任副研究員與英國曼徹斯特大學(xué)Andre Geim教授課題組，以及德國烏爾姆大學(xué)Ute Kaiser教授課題組合作得出，發(fā)表在最近出版的《自然》上。
水是地球上最常見的物質(zhì)之一，不過界面處或者受限空間內(nèi)水的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)行為卻并不完全為人所知。此次由德國、中國、英國三國組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊，通過實驗和模擬發(fā)現(xiàn)，在常溫下受限于石墨烯片之間的水會整齊排列成規(guī)則的二維方形結(jié)構(gòu)。這是常溫下水的一種全新存在形式，突破了長久以來人們對冰的已有認(rèn)識。該研究成果對于解釋低維空間內(nèi)水的快速輸運具有重要意義。
吳恒安課題組在該項工作中做出的核心貢獻(xiàn)是采用分子動力學(xué)模擬揭示了二維方形冰形成機(jī)理，在石墨烯片之間的分子間作用力影響下，使水中的氫鍵網(wǎng)絡(luò)從立體向平面轉(zhuǎn)變，從而形成有序的方形晶體結(jié)構(gòu)。模擬結(jié)果還預(yù)測，該二維方形冰結(jié)構(gòu)在受限空間內(nèi)是普遍存在的，在非石墨烯片及多種不同表面性質(zhì)的毛細(xì)通道內(nèi)也可能觀察到該特殊方形冰結(jié)構(gòu)的形成。
《自然》期刊網(wǎng)站以首頁頭條形式第一時間對該成果進(jìn)行了報道，并在同期的新聞視點欄目邀請國際著名水科學(xué)家、英國皇家學(xué)會Alan K. Soper院士，對該成果進(jìn)行了重點評論和展望。評論指出，該成果首次明確闡述了水在石墨烯毛細(xì)通道內(nèi)的形態(tài)和范德華力在納米尺度下起到的重要作用，有助于人們進(jìn)一步認(rèn)識生物通道內(nèi)或表面水的輸運機(jī)制和流動控制機(jī)理。
責(zé)任編輯：陳巖
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