在石墨烯纳米毛细管中的方形冰
G Algara-Siller1, O Lehtinen1, F C Wang2
1Central Facility for Electron Microscopy, Group of Electron Microscopy of Materials Science, University of Ulm, 89081 Ulm, Germany.
Nature
|March 27, 2015
概括
研究人员发现了一种新的冰相,称为"方形冰",由水被限制在石墨烯板之间形成. 这一新阶段表现出独特的结构,与典型的冰不同,影响了纳米技术和材料科学.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 物理化学 物理化学
背景情况:
- 水存在于各种散装阶段,包括六角冰,以及在接口上吸附的或受孔限制的低维形式.
- 封闭式水在各种科学领域发挥着至关重要的作用,但其实验性结构分析仍然具有挑战性.
- 恐水性封闭是一个关键的环境,其中独特的水相可能形成.
研究的目的:
- 实验性地研究水的水纳米通道内的水晶结构.
- 在环境条件下描述纳米封闭水的相位和对称性.
主要方法:
- 使用高分辨率电子显微镜,在两个石墨烯板之间绘制水的图像.
- 进行了分子动力学模拟,以支持实验观测和探索相位行为.
主要成果:
- 观察一种新型的冰相,称为"方块冰",由室温的纳米水形成.
- 方形冰表现出与常规冰不同的一种对称性,其包装密度高,晶格常数为2.83 Å.
- 该相可以组装成双层和三层结晶体,并预测在各种疏水纳米通道中保持稳定.
结论:
- 实验成像和模拟证实了水限制下的方形冰的存在.
- 这一发现揭示了水的新基本阶段,对理解纳米环境中的水行为有重大影响.
- 方形冰的发现为操纵纳米材料和相关应用中的水特性打开了道路.


