近日，深圳大學(xué)范滇元院士、張晗教授團(tuán)隊(duì)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(xiàng)異性的特性，如各向異性的電學(xué)性能、光學(xué)性能、機(jī)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(jì)了一個(gè)水滴在黑磷晶體表面凝結(jié)的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用光學(xué)顯微鏡將小水滴在黑磷晶體表面凝固的整個(gè)過程記錄下來。實(shí)驗(yàn)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(dòng)力學(xué)模擬計(jì)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(gè)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(jìn)一步利用偏振拉曼光譜驗(yàn)證水滴各項(xiàng)異性親水性能的準(zhǔn)確性和可靠性，采用原位拉曼光譜的特征峰的位置和強(qiáng)度變化以及黑磷FET的電學(xué)性能來驗(yàn)證親水實(shí)驗(yàn)對黑磷晶體的無損性。該工作首次提出了小水滴在各項(xiàng)異性的二維材料晶體表面各項(xiàng)異性的分布現(xiàn)象。同時(shí)該方法可用做二維材料各項(xiàng)異性原子排列方向快速（＜10 s）鑒定，對各項(xiàng)異性的光學(xué)器件、光電器件、光熱器件和納米機(jī)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(diǎn)項(xiàng)目的大力支持。

文章下載鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-11937-9