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我國科學(xué)家創(chuàng)造出“無摩擦力”的冰
2024年06月18日 09時18分   人民網(wǎng)

科技日報(bào)訊 (記者張佳星)“如果把冰結(jié)在石墨烯等特定材料上,只讓其生長一兩個分子層,我們稱其為二維冰,那么冰與材料表面之間的摩擦力會消失?!?月14日,北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心、北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心輕元素量子材料交叉平臺教授江穎告訴科技日報(bào)記者。相關(guān)研究成果當(dāng)日發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

“人們很早就注意到納米通道中水分子不受阻力影響運(yùn)動的現(xiàn)象?!苯f表示,低維受限條件下的水分子傳輸經(jīng)常會出現(xiàn)難以置信的快速,但過程很難捕捉。

得益于團(tuán)隊(duì)此前自主研發(fā)的原子級分辨率掃描探針顯微鏡,單個原子或分子能夠像拼插積木一樣被精確地移動和構(gòu)建。江穎介紹,在該技術(shù)支撐下,研究人員首先使銅表面的石墨烯和氮化硼襯底上生長出了二維冰島,并直接觀察到了二維冰島的微觀結(jié)構(gòu)。

“進(jìn)行摩擦力測量的二維冰由超過20000個水分子組成,和拼插積木一樣,面積越大、越薄就越脆弱?!闭撐墓餐谝蛔髡摺⒈本┐髮W(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心博士趙正樸表示,對其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而精準(zhǔn)的操控和摩擦力測量并非易事。為此,團(tuán)隊(duì)反復(fù)實(shí)驗(yàn)嘗試,制備出一種特殊形狀的針尖,可對二維冰島進(jìn)行非破壞式的橫向操縱,并進(jìn)一步通過測量針尖與冰島的相互作用能,推算出二維冰島與襯底間的摩擦力。結(jié)果表明,石墨烯表面上尺寸較大的二維冰島,其靜摩擦系數(shù)可低于0.01,即近乎理想的無摩擦狀態(tài)。

(責(zé)任編輯:蔡文斌)

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