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“纳米受限水”中发明新水相

时间:2022-09-16     泉源:科技日报

科技日报北京9月15日电 (实习记者张佳欣)据克日揭晓于《自然》杂志的论文,英国剑桥大学的科学家发明,单分子层形式的水既不像液体也不像固体,并且在高压下变得高度导电。他们以亘古未有的精度展望了单分子厚水层的相图。

人们对“重力水”有许多相识:它在结冰时会膨胀,并且沸点很高。但当水被压缩到纳米级时,它的性子会爆发戏剧性的转变。

在膜之间或细小的纳米级空腔中的水也很常见——从生物体到地质结构,它无处不在。但这种“纳米受限水”的行为与我们平时的饮用水很是差别。

此次,研究职员通过开发一种新要领,以亘古未有的精度展望了这种水不寻常的行为,并在分子水平上检测到了几种新的水相。

被限制在单分子厚的水层中的水履历了几个阶段,包括“六方相”和“超离子相”。在六方相中,水既不是固体,也不是液体,而是介于两者之间;在高压下形成的超离子相中,水变得高度导电,以一种类似于电子在导体中流动的方法推动质子快速穿过冰层。

相识水在纳米标准上的行为对许多新手艺至关主要。医学治疗的乐成可能取决于人体内微腔中的水的反应。研究职员体现,这种超等相对未来的电解液和电池质料可能很主要,由于它显示出的导电性比现在的电池质料横跨100—1000倍。别的,海水淡化以及流体的无摩擦运送都依赖于对受限水行为的展望。

“关于所有这些领域,相识水的行为是最基本的。”论文第一作者、剑桥大学化学系的文卡特·卡皮尔博士说,“我们的要领能够以亘古未有的精度研究石墨烯通道中的单层水。”

这些效果不但有助于明确水在纳米标准上的事情原理,并且还批注“纳米受限”可能是寻找其他优越性能质料的一条新途径。

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