據近日發(fā)表于《自然》雜志的論文，英國劍橋大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現，單分子層形式的水既不像液體也不像固體，并且在高壓下變得高度導電。他們以前所未有的精度預測了單分子厚水層的相圖。
人們對“重力水”有很多了解：它在結冰時(shí)會(huì )膨脹，并且沸點(diǎn)很高。但當水被壓縮到納米級時(shí)，它的性質(zhì)會(huì )發(fā)生戲劇性的變化。
在膜之間或微小的納米級空腔中的水也很常見(jiàn)——從生物體到地質(zhì)構造，它無(wú)處不在。但這種“納米受限水”的行為與我們平時(shí)的飲用水非常不同。
此次，研究人員通過(guò)開(kāi)發(fā)一種新方法，以前所未有的精度預測了這種水不尋常的行為，并在分子水平上檢測到了幾種新的水相。
被限制在單分子厚的水層中的水經(jīng)歷了幾個(gè)階段，包括“六方相”和“超離子相”。在六方相中，水既不是固體，也不是液體，而是介于兩者之間；在高壓下形成的超離子相中，水變得高度導電，以一種類(lèi)似于電子在導體中流動(dòng)的方式推動(dòng)質(zhì)子快速穿過(guò)冰層。
了解水在納米尺度上的行為對許多新技術(shù)至關(guān)重要。醫學(xué)治療的成功可能取決于人體內微腔中的水的反應。研究人員表示，這種超級相對未來(lái)的電解液和電池材料可 能很重要，因為它顯示出的導電性比目前的電池材料高出100—1000倍。此外，海水淡化以及流體的無(wú)摩擦輸送都依賴(lài)于對受限水行為的預測。
“對于所有這些領(lǐng)域，了解水的行為是最基本的?！闭撐牡谝蛔髡?、劍橋大學(xué)優(yōu)素?！す椎禄瘜W(xué)系的文卡特·卡皮爾博士說(shuō)，“我們的方法能夠以前所未有的精度研究石墨烯通道中的單層水?！?/p>
這些結果不僅有助于理解水在納米尺度上的工作原理，而且還表明“納米受限”可能是尋找其他優(yōu)越性能材料的一條新途徑。