石墨烯将冰压成平面方形结构

石墨烯将冰压成平面方形结构
来源：东莞市捷诚石墨制品有限公司 发布时间：2018-12-08 点击次数：208


科学家用两层石墨烯将一滴水压平，形成了另一种新的冰结构：只有几个原子厚的方形网格。

我们最熟悉的冰是六角形结构（右），但是在两个石墨烯片之间，冰变成了扁平的矩形结构（左）。

科学家用两层石墨烯将一滴水压平，形成了另一种新的冰结构：只有几个原子厚的方形网格。

方冰的发现也反映了石墨烯作为二维平面材料的新用途，石墨烯不仅具有刚性、韧性和导电性，而且对两层石墨烯之间的分子施加了强大的压力。这就是为什么水在石墨烯层之间迅速渗透。这一特性也启发我们用石墨烯淡化水。

石墨烯的发现者是英国曼彻斯特大学的安德烈·吉姆，他也获得了2010年的诺贝尔物理学奖。2012年，他的团队发现水蒸气可以通过层压石墨烯氧化物，甚至氦原子也不能。在2014年，他们发现，不仅水蒸气，而且水蒸气计算机模拟表明，水可以在两层石墨烯之间形成方形结构，所有的水分子通过移动冰的边缘，会像高速列车一样沿同一方向落下。毕竟，他们做了实验。

海姆的研究小组将一毫升水倒在一片石墨烯上，然后在水面上放第二片石墨烯，都是在室温下进行的。随着水慢慢蒸发，两层石墨烯逐渐粘在一起，相距不超过1纳米，三明治结构包裹里面有水。

英国卢瑟福-阿普顿实验室的物理学家艾伦·索珀（Alan Soper）说，透射电子显微镜（TEM）显示，包裹在中间的水形成了一个方形结构，这也并非完全出乎意料，但从来没有可能在这么大的层中看到方形冰。Sopper认为它可以算作一种新的冰晶相（一种具有特定化学成分和物理状态的状态）。在此之前，科学家们已经发现了17个阶段的冰。

方形冰的结构与普通冰的结构大不相同。在水分子中，氢原子和氧原子通过强化学键相连，但在两个相邻分子之间，氢原子可以形成较弱的氢键。在普通冰中，氢键。通常是四面体。

但是在方形冰中，所有的原子都在同一平面上，氢氧键彼此成直角。在Heim发现的方形冰碎片中，不仅有一层冰，还有两三层冰。氧原子在相邻层之间直接上下排列。

根据研究小组的计算，要形成这样的结构，至少需要1万个大气才能形成冰。我们对这种压力有多高感到惊讶。海姆说。这种高压来自双层石墨烯相互靠近时碳原子电子云的变形。碳原子相邻层中的s被范德华力吸引，当它们靠近时，Sopper说，就像几千万个小弹簧把两层粘在一起。

海姆认为，这种方形冰也可能出现在其他紧凑的空间中，例如碳纳米管的内部。如果我们更仔细地研究这种现象，我们可能能够掌握用石墨烯作为筛子来淡化水的奥秘。（来自自然，丁家奇编）

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