近日，深圳大學(xué)范滇元院士、張晗教授團隊在《Nature Communications》（中科院JCR 1區(qū)，TOP期刊）上發(fā)表了題目為“Liquefaction of Water on the Surface of Anisotropic Two-dimensional Atomic Layered Black Phosphorus”的研究論文（DOI: org/10.1038/s41467-019-11937-9）。郭志男副教授和張晗教授為共同通訊作者。

二維黑磷晶體材料由于具有天然的溝槽狀的原子排列結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其在相互垂直的Armchair和Zigzag方向具有非常明顯的各項異性的特性，如各向異性的電學(xué)性能、光學(xué)性能、機械性能、熱電性能等。針對黑磷的各向異性原子排列結(jié)構(gòu)，作者設(shè)計了一個水滴在黑磷晶體表面凝結(jié)的動態(tài)實驗，并運用光學(xué)顯微鏡將小水滴在黑磷晶體表面凝固的整個過程記錄下來。實驗結(jié)果表明，凝結(jié)在黑磷晶體表面的小水滴形狀為橢球形，且其長軸為黑磷晶體的Zigzag方向。然而，在同樣條件下，在不具備各向異性原子排列結(jié)構(gòu)的石墨烯和二硫化鉬表面所形成的小水滴為圓球形。分子動力學(xué)模擬計算結(jié)果表明，水分子在沿著黑磷晶體Zigzag方向具有最小的能量，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定。而水分子在石墨烯和二硫化鉬晶體表面各個方向分布能量相差不大，因此不具備各向異性的親水性能。作者進一步利用偏振拉曼光譜驗證水滴各項異性親水性能的準確性和可靠性，采用原位拉曼光譜的特征峰的位置和強度變化以及黑磷FET的電學(xué)性能來驗證親水實驗對黑磷晶體的無損性。該工作首次提出了小水滴在各項異性的二維材料晶體表面各項異性的分布現(xiàn)象。同時該方法可用做二維材料各項異性原子排列方向快速（＜10 s）鑒定，對各項異性的光學(xué)器件、光電器件、光熱器件和納米機械器件的制備和應(yīng)用具有非常重要的指導(dǎo)意義。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金重點項目的大力支持。

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