准二维六角冰中分子堆叠的直接可视化
材料科学
2023-12-14 v1 其他凝聚态物理
摘要
水或冰的结构与性质因其在生物、低温保存和环境等领域的重要性而备受研究者关注。六角冰（Ih）是自然界中常见的冰相，已被广泛研究；然而，在原子或分子尺度上的微观结构研究仍然缺乏。本文利用低温透射电子显微镜直接检测了准二维冰 Ih 薄膜的精细结构。我们观察到两种类型的 Ih 薄膜：沿 [0001] 方向生长的完美单晶，以及沿 [11-20] 取向含有堆垛层错的晶体，包括基面层错（BSF）和棱柱面层错（PSF）；这些结果通过理论计算得到了进一步证实。重要的是，我们首次直接可视化并解析了冰 Ih 中的堆垛层错。基于水分子构成的椅式构象的延伸行为，我们阐明了 Ih 中 BSF（即 Ic 相）的形成机制。这项研究不仅在分子尺度上确定了冰结构的结构特征，也为研究者更全面地理解原子尺度上冰晶的生长动力学提供了重要概念。
引用
@article{arxiv.2312.08073,
title = {Direct visualization of molecular stacking in quasi-2D hexagonal ice},
author = {Yangrui Liu and Yun Li and Jing Wu and Xinyu Zhang and Pengfei Nan and Pengfei Wang and Dapeng Sun and Yumei Wang and Jinlong Zhu and Binghui Ge and Joseph S. Francisco},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.08073},
year = {2023}
}