工程纳米通道中的缓慢水通过彩色中心启用传感器揭示

科学领域:

• 物理 物理学 物理
• 化学 化学 化学
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 纳米级的液体封闭会影响诸如粘度和分子运动等特性.
• 由于灵敏度和分辨率的局限性,对封闭液体的实验研究具有挑战性.

研究的目的:

• 为了研究水分子在纳米级通道中的动态.
• 探索封闭对水的自我扩散性的影响.

主要方法:

• 在钻石中利用浅空隙 (NV) 中心进行敏感测量.
• 采用NV支持的核磁共振 (NMR) 光谱.
• 在钻石和六角化 (hBN) 之间的~5纳米通道内封闭的水.
• 通过分子动力学 (MD) 建模支持的发现.

主要成果:

• 与散装水相比,在封闭的环境中观察到H2O自我扩散率显著降低.
• 量化水的自我扩散率小于散装的数量级.
• 确定了光生成载体在接口上的积累作为缓慢动态的潜在原因.

结论:

• 空间电荷场在界面水理论中起着至关重要的作用.
• 展示了一种用于研究受限流体动力学的新方法.
• 开辟了研究其他封闭流体的途径.