分享
编辑者： Svitlana Velhush
A unified microscopic theory reveals that the observed strong dielectric anisotropy and enhanced in-plane conductivity in nanoconfined water arise from strong in-plane polarization correlations in the hydrogen-bond network. Learn more: go.aps.org/4AJFhWH
被夾在兩片平板之間、間距僅數奈米的水，不再表現得像普通液體。其沿著層面方向的介電常數飆升至高於一千，而垂直於壁面的介電常數則降至二至三個單位。同時，質子傳導率急劇上升。
將水視為具有固定介電常數的簡單介質這種常規觀念，在此行不通。當間隙厚度小於五奈米時，幾乎所有的水都處於表面影響的範圍內。分子無法在三維空間中自由取向——它們的偶極被迫躺在平面內。
這種限制延長了相鄰偶極之間的關聯。取而代之的是，不再是局部漲落，而是出現由數百個分子組成、以氫鍵相連並協同振盪的疇。這類集體運動增強了對平面內電場的回應，並抑制了垂直方向的回應。
建立在極化關聯具有指數核的線性回應之上的理論模型，給出了普適的標度律。介電常數與關聯長度的平方成正比增長，而傳導率則與層厚成反比。計算結果在厚度從一奈米到五奈米的範圍內與實驗定量吻合。
奈米受限水表現得像一種具有鐵電特徵的關聯極性液體。其性質並非由電容器的幾何形狀決定，而是由偶極的集體漲落決定。這為調控奈米通道與奈米孔中的離子傳輸和化學活性開闢了道路。
理解這一機制，使人們能夠預測水在生物膜、石墨烯通道以及層厚以奈米計的奈米材料中的行為。
The Giant Permittivity of Nanoconfined Water
Uranium ditelluride is revealing that electron pairs can persist in an organized wave pattern even after superconductivity disappears. Researchers at the University of Illinois found evidence of these pair density waves on the material’s surface, including above its
HKUST Researchers Redraw the Boundary between Phases of Matter A research team led by Prof. Haruki WATANABE, Professor in the Department of Physics and the Jockey Club Institute for Advanced Study (IAS) at HKUST, in collaboration with Prof. Yukitoshi MOTOME and graduate student
