??近日，南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/格萊特納米科技研究院牛天超教授與納米異構(gòu)材料中心李爽副教授合作在納米領(lǐng)域國(guó)際著名期刊《美國(guó)化學(xué)會(huì)-納米》（ACS Nano，IF13.7）上發(fā)表了題為“Imaging and Dynamics of Water Hexamer Confined in Nanopores”的研究論文（論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04835），碩士生司楠和博士生沈濤為共同第一作者。

水是地球上分布最廣泛的一種物質(zhì)，人們對(duì)水的研究涉及到水的分解制氫、水污染治理、生命體中水的形態(tài)。從分子尺度上對(duì)水的結(jié)構(gòu)以及與其它物質(zhì)的相互作用的理解仍然是目前水科學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)分子尺度的觀測(cè)和保持水的本征特性對(duì)于選擇具有原子分辨的掃描隧道顯微鏡的模型體系顯得異常苛刻。藍(lán)磷，黑磷的一種同素異形體，是具有規(guī)則六邊形結(jié)構(gòu)的二維材料，但在Au(111)表面上外延生長(zhǎng)之后，形成了具有長(zhǎng)程有序的規(guī)則蜂窩狀重構(gòu)，可以將分子、原子局域在納米孔中，同時(shí)，藍(lán)磷較低的態(tài)密度利于較長(zhǎng)的激發(fā)態(tài)壽命，從而可實(shí)現(xiàn)吸附物動(dòng)力學(xué)的研究。同時(shí)較弱的界面相互作用也保持了吸附物質(zhì)的本征性質(zhì)。因此研究水分子在藍(lán)磷納米孔中的結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)行為具有重要意義。

通過(guò)分子束外延的方法在Au(111)襯底制備了單層藍(lán)磷，采用密度泛函理論系統(tǒng)揭示了具有爭(zhēng)論的藍(lán)磷的原子結(jié)構(gòu)模型。隨后，利用高分辨掃描隧道顯微鏡/譜學(xué)手段結(jié)合第一性原理計(jì)算證實(shí)水分子在藍(lán)磷的納米孔中以六聚體的形成存在。觀測(cè)到了非彈性電子激發(fā)水分子的振動(dòng)。由于水六聚體和磷原子之間的局部界面電荷重排形成的偶極，通過(guò)改變樣品偏壓，實(shí)現(xiàn)了水分子的可逆吸附和脫附。這一結(jié)果不僅為進(jìn)一步研究水的行為提供了一種理想的襯底，更為探索二維材料的表面功能化提供了新的思路。

該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、江蘇省自然科學(xué)基金以及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金的支持。