受限水能在常溫下以平面方形冰形式存在
- 發佈時間：2015-04-27 02:31:55 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
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科技日報訊 （記者吳長鋒）科學家首次觀察到石墨烯毛細通道中常溫下受限水的存在形式：二維方形冰結構。該成果由中國科學技術大學吳恒安教授和王奉超特任副研究員與英國曼徹斯特大學Andre Geim教授課題組，以及德國烏爾姆大學Ute Kaiser教授課題組合作得出，發表在最近出版的《自然》上。
水是地球上最常見的物質之一，不過界面處或者受限空間內水的結構和動力學行為卻並不完全為人所知。此次由德國、中國、英國三國組成的聯合研究團隊，通過實驗和模擬發現，在常溫下受限于石墨烯片之間的水會整齊排列成規則的二維方形結構。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識。該研究成果對於解釋低維空間內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是採用分子動力學模擬揭示了二維方形冰形成機理，在石墨烯片之間的分子間作用力影響下，使水中的氫鍵網路從立體向平面轉變，從而形成有序的方形晶體結構。模擬結果還預測，該二維方形冰結構在受限空間內是普遍存在的，在非石墨烯片及多種不同表面性質的毛細通道內也可能觀察到該特殊方形冰結構的形成。
《自然》期刊網站以首頁頭條形式第一時間對該成果進行了報道，並在同期的新聞視點欄目邀請國際著名水科學家、英國皇家學會Alan K. Soper院士，對該成果進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通道內的形態和范德華力在奈米尺度下起到的重要作用，有助於人們進一步認識生物通道內或表面水的輸運機制和流動控制機理。
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