二维冰存在及生长机制首获证实
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近百年来,人类发现了冰的18种三维结构,其间最常见的便是六角形的冰相,例如飘落的雪花、解暑的冰块、南极的厚冰层。但天然界是否有安稳存在的二维冰,一向缺少切当的试验依据。北京大学、美国内布拉斯加大学林肯分校以及中国科学院的研讨团队,使用高分辩qPlus型原子力显微镜技能,初次在试验上证明了二维冰的存在,并以原子级分辩率拍到了二维冰的构成进程,提醒了其特别的成长机制。该效果2日发表于世界尖端学术期刊《天然》。  在此次研讨中,科研人员准确操控温度和水压,在疏水的金衬底上,初次成长出这种单晶二维冰结构。他们将非侵扰式原子力显微镜成像技能运用于二维冰的亚分子级分辩成像,再结合理论核算确认了其原子结构。  “结果表明,二维冰由两层六角冰无旋转堆叠而成,两层之间靠氢键衔接,每个水分子与同一层的水分子构成三个氢键,与上基层的水分子构成一个氢键,因而一切的氢键都被饱满,结构十分安稳,是一种能够独立存在的‘自饱满’二维冰。”文章通讯作者之一、北京大学量子资料科学中心教授江颖说,这也是第一种被试验证明的二维冰结构,研讨人员将它命名为“二维冰I相”。  怎样才能看到二维冰的构成?研讨人员将二维冰从零下153摄氏度“速冻”到零下268摄氏度,把冰成长进程中的一系列中间状态冻住下来,并对其进行安稳的成像,提出了二维冰岛锯齿状鸿沟的“搭桥”式成长和扶椅状鸿沟的“耕种”式成长机制。  二维冰的发现不只挑战了100多年来人们对冰相的传统知道,并且使用远景宽广。“假如有二维冰存在,三维冰会贴着外表成长,十分安定。但假如没有二维冰,构成的三维冰与外表接触面很小,很简单被风吹走。咱们能够依据二维冰的结构更有针对性地规划和研制防结冰资料。”江颖以为,使用二维冰,能够减小资料之间的冲突。此外,二维冰能够作为一种特别的二维资料,为高温超导电性、深紫外勘探、冷冻电镜成像等研讨供给全新渠道。(金凤)

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