点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:揭秘二维冰的超润滑现象
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

揭秘二维冰的超润滑现象

来源:光明网-《光明日报》2024-06-19 05:20

  【瞧!我们的前沿科技】

  光明日报北京6月18日电(记者晋浩天) 世上是否存在“无摩擦”的冰?近日,北京大学物理学院量子材料科学中心江颖教授、王恩哥院士等组成的研究团队给出了肯定答案。他们利用自主研发的国产qPlus型扫描探针显微镜,首次发现了二维冰在石墨烯表面上的超润滑行为,澄清了低维受限条件下超快水传输特性的根源。“超润滑常见于非公度的刚性晶体界面,因此,能在相对柔性的二维冰体系中发现超润滑现象是非常出人意料的。”王恩哥表示,这一结果将推动纳米流体工程和纳米摩擦学的发展。相关成果日前发表在国际学术期刊《科学》上。

  “在传统观念中,液体在固体表面流动时,会受到摩擦力的阻碍。与宏观世界中水的输运不同,在微观世界里,当水通道的尺寸小到几个纳米甚至亚纳米的时候,会产生许多有趣的现象。”江颖说,如在纳米流体器件中,当水分子与石墨烯表面相遇时,就仿佛进入了一个意想不到的滑冰场。这些水分子在石墨烯表面滑行自如,摩擦力几乎为零,展现出了超乎寻常的无摩擦输运特性,即超润滑性。

  江颖告诉记者,由于原子尺度受限体系中的水通常会形成类似于冰的结构,为此,研究团队利用qPlus型扫描探针显微镜这一“神奇的眼睛”,直接看到了石墨烯和氮化硼表面上二维冰的原子结构。研究表明,这两种表面上的二维冰均呈现出双层自锁的六方冰相。石墨烯表面的二维冰展现出两个互成30度夹角的氢键网络取向,且与石墨烯晶格之间没有明显的匹配关系(非公度)。尽管氮化硼的晶格与石墨烯非常相似,但硼-氮键的极性使得二维冰与氮化硼的晶格呈现很好的公度关系。

  借助扫描探针显微镜针尖,研究人员能像操控积木一样,精确移动单个原子或分子,甚至还能测量出原子级别的摩擦力。然而,在面对大面积且脆弱的二维冰时,想要实现稳定且精准的操控和摩擦力测量并非易事。研究人员通过反复实验尝试,制备出一种特殊形状的针尖,可对二维冰进行非破坏式的横向操纵。

  “该研究为低维受限水输运中结构超润滑现象提供了首个确凿的实验证据,揭示了其不同于传统超润滑体系的微观机理。这些发现告诉我们,纳米通道中的水流不再是简单的液体流,而是可能形成类冰的超润滑输运。这不仅有助于我们理解受限体系中水的超快输运,而且将进一步激励新型超润滑和纳米流体系统的未来探索与实际应用。”江颖介绍,随着技术的不断进步,纳米流体的超润滑操纵技术将成为推动科技发展的重要力量。

  《光明日报》(2024年06月19日 08版)

[ 责编:王蕾 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 中朝举行志愿军烈士陵园修缮工程竣工仪式

  • “一带一路”绿色创新大会2026在港开幕 共商全球南方绿色转型

独家策划

推荐阅读
联合国教科文组织打造技能供给的普惠发展底座,世界技能组织则以世赛为全球性平台,逐级检验多层次培养方式的效度。可以说,世赛既是推动技能普惠发展、标准互认对齐的过程,更是提升技能人才培养质量的有力抓手。
2026-10-27 09:43
在极端天气阻断鸟类天然觅食通道之时,由专业机构实施救助性补饲,是必要的保护措施。从管理实践看,人工投喂行为需要科学评估、分类施策,而我国的制度供给正不断完善。
2026-10-27 09:46
江苏苏州深耕健康城市建设,将健康医疗服务能力水平列入全市高质量发展综合考核,把体教融合、体卫融合、食品安全保障等内容增至健康中国行动重点任务中;新华社发  “北京密云区联合北大第一医院设立了全科医师综合能力培养项目,我是第二批培训学员。
2026-10-27 09:44
10月23日,国家统计局社科文司《中国创新指数研究》课题组发布的2025年中国创新指数测算结果显示:2025年中国创新指数达到185.5(以2015年为100),比2024年增长6.4%,增幅较上年提高1.1个百分点。
2026-10-27 09:53
今年3月,7岁的俊俊在华中科技大学同济医学院附属协和医院成功植入我国自主研发,全球最轻、最小的儿童磁悬浮“人工心脏”。2021年,协和医院心脏大血管外科团队与深圳核心医疗科技股份有限公司携手,启动针对低龄、低体重患儿的磁悬浮心室辅助装置研发项目。
2026-10-27 09:51
在“云端”架起“飞虹”、让天堑变为通途,近年来不断刷新的桥梁纪录,成为新时代我国工程科技突破的生动缩影。目前,我国高层次科技人才数量居全球前列,人才红利特别是“工程师红利”不断强化,为“超级工程”积蓄了绵绵不绝的人才力量。
2026-10-27 09:49
医药领域知识产权投资,关键不是“买专利”,而是投资一条从科研发现走向临床和市场的完整链条,打通从基础研究到产业落地的转化堵点。知识产权投资应更注重投早、投小、投长期、投硬科技,同时引入科研、临床、产业、法律和金融等多方专业力量。
2026-10-26 10:21
记者13日从民政部获悉,为发展壮大康复辅助器具产业,实现产业体系整体跃升,增进民生福祉,民政部等14部门日前联合印发《康复辅助器具产业扩能提质三年行动方案(2026—2028年)》。
2026-10-26 10:21
随着京津冀协同发展走向深入,唐山凭借不断升级的全域养老服务网络,渐渐成为京津老人跨城养老的热门目的地。如今,唐山正把“老有所养、老有所乐”的民生承诺,一步步变成老人触手可及的幸福日常。
2026-10-26 10:20
在南京,数据标注企业提供“燃料”、大模型企业主攻算法、政府持续推动场景开放,一体化产业生态逐步成型。会上,江苏发布“物理AI与世界模型高质量数据集建设行动计划”,展示一批“物理AI与世界模型”典型成果与典型场景,为全国行业发展提供实践参考。
2026-10-26 10:20
供需适配不能局限于满足企业眼前的用工需求,还应兼顾产业升级方向、人才培养周期和学生发展需要。建设技能型高校“国家队”,不仅要办好一批头部学校,更要探索其他学校可借鉴、可复制的改革发展路径。
2026-10-26 10:20
抵抗宏观物理破坏的“划不坏”能力,正是低功耗量子器件最重要的特质之一。
2026-10-23 04:20
2025年我国海洋生产总值突破11万亿元,占国内生产总值比重为7.9%。
2026-10-23 04:20
海洋能规模化利用迈出坚实步伐、取得积极成效。
2026-10-23 04:20
应急监测队不惧艰险、不计得失,以监测为刃、以坚守为盾。
2026-10-23 04:40
10月22日,工业和信息化部、国家发展改革委等八部门发布《产业基础能力提升“十五五”规划》。
2026-10-23 04:40
职工基本医疗保险(含生育保险)统筹基金收入14473.64亿元,城乡居民基本医疗保险统筹基金收入8554.69亿元。
2026-10-22 09:57
明确了如何衡量河湖复苏标准,如何确定河湖复苏目标,如何制定河湖复苏措施等技术要求,为指导母亲河复苏行动提供技术依据。
2026-10-22 09:48
聚焦医学人才培养的思想碰撞,正是学校探索育人新模式的一个缩影。
2026-10-22 09:47
形成覆盖重点领域、辐射全国的专精特新赋能网络,推动中小企业专精特新发展质量明显提升、专精特新“小巨人”企业持续涌现。
2026-10-22 09:46
加载更多