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石墨烯之间的夹层水在室温下制成方形冰晶

2019-09-30     来源:逸名网站         内容标签:石墨,烯之,间的,夹层,水,在,室温,下,制成,在,

导读:在一个最意想不到的发现中,同样在2003年首次分离石墨烯的曼彻斯特大学团队发现,水被压平成方形晶体-一种从未遇到的晶格结构-当它们被夹在两者之间时石墨烯层。方冰有资格成为

在一个最意想不到的发现中,同样在2003年首次分离石墨烯的曼彻斯特大学团队发现,水被压平成方形晶体-一种从未遇到的晶格结构-当它们被夹在两者之间时石墨烯层。方冰有资格成为冰的新结晶阶段,加入了之前发现的其他17个冰。这一发现有可能改善过滤,蒸馏和脱盐过程。

水,不要是正方形豪享彩票注册

在方冰(左)中,水分子以直角锁定。这看起来与熟悉的六角形冰(右图)完全不同。

此前,英国曼彻斯特大学的AndreGeim因其开创性的石墨烯研究而于2010年获得诺贝尔物理学奖-他发现水蒸气可以通过层压的氧化石墨烯片。这是特殊的,因为氦气不能做到这一点,这个分子比水要小得多。为了使拼图复杂化,液态水-比蒸汽更紧密地结合-也可以通过氧化石墨烯。

然后,模拟显示水在石墨烯片之间形成方形冰晶。“但你从不相信分子动力学模拟,”盖姆说。团队因此进行了一个简单的实验。他们在一块石墨烯(一个原子厚的碳排列在六边形网格中)上滴下了一毫升的水,然后将第二个放在上面。随着水慢慢蒸发,它被还原成一个原子厚度的层(就像石墨烯一样!),在室温下都排列成正方形格子。

这个电子扫描显微镜图像清楚地显示了方形冰看起来像。图像:自然

在正常条件(温度和压力)下,水分子呈V形,两个氢原子以105°角与氧原子键合。想象一下米老鼠,那是水!在冰形式中,四个键通常以四面体(金字塔)形状排列。然而,在方冰中,所有原子在每个氧-氢键之间以直角排列。

经过几次迭代的实验,Geim的团队最终得到一个,两个或三个原子厚度的层方形冰晶,全部在另一个上面对齐。记得,我提到水分子被石墨烯挤压了。事实上,根据发表在“自然”杂志上的论文,豪享彩票注册两层施加的压力可能是大气压力的10,000倍以上。发生这种情况是因为随着石墨烯片越来越近,它们会扭曲彼此的电子云。英国哈威尔的卢瑟福阿普尔顿实验室的物理学家艾伦索珀说,这些薄片被称为范德瓦尔斯力的巨大分子间力相互吸引,就像“有数百万个小弹簧将它们固定在一起”。

这可能不是一些奇怪的发现局限于实验室环境。在自然界中可能遇到方冰,其中在紧密的区域施加巨大的压力。可能我们还没有找到它。在实际水平上,方冰法可以改善基于石墨烯的脱盐过滤器。

“找出水在毛细管中的表现是我们制造良好过滤器所需要做的很大一部分,“盖姆说。“这是非常重要的一步。”

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