石墨烯毛细通道中常温下受限水以平面方形冰形式存在

科学家首次观察到石墨烯毛细通道中常温下受限水的存在形式：二维方形冰结构。该成果由中国科学技术大学吴恒安教授和王奉超特任副研究员与英国曼彻斯特大学Andre Geim教授课题组，以及德国乌尔姆大学Ute Kaiser教授课题组合作得出，发表在最近出版的《自然》上。

水是地球上最常见的物质之一，不过界面处或者受限空间内水的结构和动力学行为却并不完全为人所知。此次由德国、中国、英国三国组成的联合研究团队，通过实验和模拟发现，在常温下受限于石墨烯片之间的水会整齐排列成规则的二维方形结构。这是常温下水的一种全新存在形式，突破了长久以来人们对冰的已有认识。该研究成果对于解释低维空间内水的快速输运具有重要意义。

吴恒安课题组在该项工作中做出的核心贡献是采用分子动力学模拟揭示了二维方形冰形成机理，在石墨烯片之间的分子间作用力影响下，使水中的氢键网络从立体向平面转变，从而形成有序的方形晶体结构。模拟结果还预测，该二维方形冰结构在受限空间内是普遍存在的，在非石墨烯片及多种不同表面性质的毛细通道内也可能观察到该特殊方形冰结构的形成。

《自然》期刊网站以首页头条形式第一时间对该成果进行了报道，并在同期的新闻视点栏目邀请国际著名水科学家、英国皇家学会Alan K. Soper院士，对该成果进行了重点评论和展望。评论指出，该成果首次明确阐述了水在石墨烯毛细通道内的形态和范德华力在纳米尺度下起到的重要作用，有助于人们进一步认识生物通道内或表面水的输运机制和流动控制机理。