纳米空间中的水:表面,而不是限制,直到最薄的极限

Max Planck聚合物研究所的研究人员已经颠覆了关于水在原子尺度空间中的表现的假设。通过将光谱工具与机器学习模拟技术一起应用于仅在几个分子厚的空间中的水中,由Mischa Bonn领导的团队发现,水的结构仍然非常“正常”,直到局限于低于纳米的纳米,比以前更薄。

来源:英国物理学家网首页
可视化限水:图显示了夹在氟化钙(Caf₂,顶部)和石墨烯片(底部)的原子晶格之间的一层水分子(中间)。学分:Max Planck Society

Max Planck聚合物研究所的研究人员已经颠覆了关于水在原子尺度空间中的表现的假设。通过将光谱工具与机器学习模拟技术一起应用于仅在几个分子厚的空间中的水中,由Mischa Bonn领导的团队发现,水的结构仍然非常“正常”,直到局限于低于纳米的纳米,比以前更薄。

这项研究“界面控制着Angstrom规模的受限水解决方案的结构”,发表在自然通信中。

已发布 自然通讯

凝视只有几个分子厚的水分子的结构是一项巨大的科学挑战。该团队通过将水捕获在单层石墨烯和氟化钙(CAF₂)底物之间来制造纳米级毛细管装置。然后,他们挥舞着尖端的振动表面特异性光谱法 - 可检测被限水的显微镜结构,包括水分子的方向和氢键 - 参见“难以捉摸的几层水。

研究人员观察到,即使将水限制在三个分子层(一个几乎没有分子本身的空间)时,中心的水的特性仍然模仿了普通的散装水的特性,即与两个表面接触。由石墨烯片和CAF₂底物确定的界面效应绝大多数决定了分子的排列和行为。

对技术,生物学和材料科学的广泛影响

推动水科学的前沿

更多信息: doi:10.1038/s41467-025-62625-w

期刊信息:自然通信

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