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“超潤滑”冰被首次發(fā)現(xiàn)！這款國產(chǎn)儀器立功了
2024年06月14日 13:54:37
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4336
近日，一項關(guān)于二維水傳輸結(jié)構(gòu)超潤滑性的研究，通過使用掃描探針顯微鏡(SPM)，取得了突破性進展，為科研界帶來了新的啟示。
【化工儀器網(wǎng) 時事熱點】在探索微觀世界的道路上，科學家們不斷突破極限，用先進的儀器解鎖自然界的奧秘。近日，一項關(guān)于二維水傳輸結(jié)構(gòu)超潤滑性的研究，通過使用掃描探針顯微鏡(SPM)，取得了突破性進展，為科研界帶來了新的啟示。
二維冰，作為一種獨特的物質(zhì)形態(tài)，在近年來引起了科學家們的廣泛關(guān)注。由于其獨特的物理和化學性質(zhì)，二維冰在材料科學、生物科學以及環(huán)境科學等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。然而，由于其高度的微觀性和不穩(wěn)定性，二維冰的研究一直面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
近日，北京大學物理學院量子材料科學中心江穎教授、王恩哥院士等組成的研究團隊給出了肯定的答案，他們利用自主研發(fā)的國產(chǎn)qPlus型掃描探針顯微鏡，發(fā)現(xiàn)了二維冰在石墨烯表面上的超潤滑行為，澄清了低維受限條件下超快水傳輸特性的根源。
“超潤滑常見于非公度的剛性晶體界面，能在相對柔性的二維冰體系中發(fā)現(xiàn)超潤滑是非常出人意料的。原子尺度受限體系中的水很可能形成了類似于冰的有序結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出超潤滑特性，這或許就是這些體系中超快水輸運的起源。”王恩哥表示，這一機制將推動納米流體工程和納米摩擦學的發(fā)展。
掃描探針顯微鏡作為一種強大的納米表征工具，具有極高的空間分辨率和靈敏度，能夠?qū)崟r觀測到物質(zhì)表面的原子排列與分布狀態(tài)，以及和樣品表面電子行為相關(guān)的物理化學性質(zhì)。在本項研究中，科學家們運用掃描探針顯微鏡，直接看到了石墨烯和氮化硼表面上二維冰的原子結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，這兩種表面上的二維冰都呈現(xiàn)出雙層互鎖的六方冰相，這種二維冰相與表面之間形成了很弱的范德華相互作用。研究人員能夠精確地移動單個原子或分子，甚至還能測量出原子級別的摩擦力。
隨著科研技術(shù)的不斷進步，掃描探針顯微鏡的性能也在不斷提升。未來，隨著更多高性能、多功能的掃描探針顯微鏡的問世，我們有理由相信，科研界將能夠解鎖更多自然界的奧秘，為人類社會的發(fā)展做出更大的貢獻。
相關(guān)成果Probing structural superlubricity of two-dimensional water transport with atomic resolution于近日發(fā)表于《科學(Science)》。
參考來源：中國科學報
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