纳米世界的水了解得更透了,那些以前觉得很遥远的应用想法就能更快变成现实了

话说北京大学物理学院量子材料科学中心和北京怀柔轻元素量子材料交叉平台的江颖教授、边珂研究员,还有王恩哥院士,跟香港城市大学的曾晓成教授一块合作,花了好多年心血,终于搞出了一套扫描量子传感显微系统。这套系统融合了高端扫描探针技术和量子传感技术的好东西,灵敏度和分辨率都有了革命性的突破,大家都管它叫“原子尺度的磁共振成像仪”。靠着这个自家造的“科学利器”,团队在室温下直接看到了纳米空腔里的水分子到底是怎么动的,把受限水的微观世界给打开了。实验结果特别有意思,空间小于1.6纳米的时候,水就像是被冻住了,成了一种介于液体和固体之间的“类固体”。要是空间再小一点到1纳米以下,常温下它就完全变成了晶体结构。这就把水在极端受限条件下从液体变成固体的过程给直接证实了。这个发现意义重大,首先给解决纳米受限水的结构难题提供了最直接的证据。审稿人都夸这工作“解答了一个长期的难题”。然后还把纳米流体学里的一些争议给澄清了,说在特别细的通道里,水其实是以“类固体”在做无摩擦的“超润滑”运动。最重要的是,这玩意儿还有大用处。掌握了受限水的行为,就好像拿到了设计高效器件的钥匙。在海水淡化、空气集水这些方面能用得上;在过滤和分离技术上也能让东西更精准地通过;在能源领域还能启发新型材料的设计。咱们国家能在微观水科学这块取得原创性突破,靠的就是一直坚持基础研究和造先进仪器。这不仅说明咱们在前沿科学上走到了国际领先位置,也给现实的大问题提供了关键知识和未来的技术火种。等咱们对纳米世界的水了解得更透了,那些以前觉得很遥远的应用想法就能更快变成现实了。