“如果把冰結在石墨烯等特定材料上，只讓其生長一兩個分子層，我們稱其為二維冰，那麼冰與材料表面之間的摩擦力會消失。”6月14日，北京大學物理學院量子材料科學中心、北京懷柔綜合性科學中心輕元素量子材料交叉平臺教授江穎表示。相關研究成果當日發表於國際頂級學術期刊《科學》。

“人們很早就注意到納米通道中水分子不受阻力影響運動的現象。”江穎表示，低維受限條件下的水分子傳輸經常會出現難以置信的快速，但過程很難捕捉。

得益於團隊此前自主研發的原子級解析度掃描探針顯微鏡，單個原子或分子能夠像拼插積木一樣被精確地移動和構建。據介紹，在該技術支撐下，研究人員首先使銅表面的石墨烯和氮化硼襯底上生長出了二維冰島，並直接觀察到了二維冰島的微觀結構。

“進行摩擦力測量的二維冰由超過20000個水分子組成，和拼插積木一樣，面積越大、越薄就越脆弱。”論文共同第一作者、北京大學物理學院量子材料科學中心博士趙正樸表示，對其實現穩定而精准的操控和摩擦力測量並非易事。為此，團隊反復實驗嘗試，製備出一種特殊形狀的針尖，可對二維冰島進行非破壞式的橫向操縱，並進一步通過測量針尖與冰島的相互作用能，推算出二維冰島與襯底間的摩擦力。結果表明，石墨烯表面上尺寸較大的二維冰島，其靜摩擦係數可低於0.01，即近乎理想的無摩擦狀態。

來源：科技日報