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“超潤滑”冰被首次發現！這款國產儀器立功了
2024年06月14日 13:54:37
來源：化工儀器網 點擊量：4355
近日，一項關于二維水傳輸結構超潤滑性的研究，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 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，一項關于二維水傳輸結構超潤滑性的研究，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形態，在近年來引起了科學家們的廣泛關注。由于其獨特的物理和化學性質，二維冰在材料科學、生物科學以及環境科學等領域展現出了巨大的應用潛力。然而，由于其高度的微觀性和不穩定性，二維冰的研究一直面臨著巨大的挑戰。
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，他們利用自主研發的國產qPlus型掃描探針顯微鏡，發現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現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構，并表現出超潤滑特性，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，能夠實時觀測到物質表面的原子排列與分布狀態，以及和樣品表面電子行為相關的物理化學性質。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構。結果表明，這兩種表面上的二維冰都呈現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，為人類社會的發展做出更大的貢獻。
相關成果Probing structural superlubricity of two-dimensional water transport with atomic resolution于近日發表于《科學(Science)》。
參考來源：中國科學報
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