看看他们是否可以获得二维冰的图像，北京大学的研究小组使用了超强原子力显微镜，它使用机械探针来“感觉”正在研究的材料，将反馈转化为纳米级的分辨率图像。原子力显微镜能够在对材料本身破坏最小的情况下捕捉结构信息，使科学家能够识别在冰形成过程中出现的甚至不稳定的中间结构。地球上几乎所有自然形成的冰，都因其六边形的结构而被称为六边形冰，这就是为什么雪花都有六重对称性的原因。
六边形冰的一个平面与二维冰结构相似，可以终止于两种类型的边缘：“之字形”或“扶手椅”。通常，这个天然冰平面的末端是一个锯齿形的边缘。然而，当冰在两个维度上生长时，研究人员发现增长模式不同。目前研究首次表明“扶手椅”边缘可以稳定，并且它们的生长遵循一种新的反应途径，这是一种与已知完全不同的机制。尽管之前认为之字形生长模式只有六元环的水分子，但计算和原子力显微镜都揭示了一个中间阶段，其中存在五元环。
这一结果可能有助于解释在PNAS论文中报告的实验观察结果，该研究发现，冰在一个表面上可以以两种不同的方式生长，这取决于该表面的属性。除了为未来有利于除冰的材料设计提供洞察外，研究中使用的技术还适用于探索二维冰以外的一大类二维材料生长，从而为可视化低维物质的结构和动力学开辟了一条新途径。二维作品是铺设背景的基础，通过实验验证这些计算是非常好的，因为这让我们可以回到计算中，向三维迈出大胆的下一步。
博科园｜研究/来自：宾夕法尼亚大学
参考期刊《自然》
DOI: 10.1038/s41586-019-1853-4
博科园｜科学、科技、科研、科普
