Martyite 中单层冰的铁轴序
材料科学
2026-02-20 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
Ice Ih 是水在常压下的最稳定相，由水分子 H2O 的蜂窝网络堆叠而成。那么，如果将其中一层冰剥离并限制在二维（2D）薄片中会怎样？Martyite Zn3(V2O7)(OH)2·2H2O 这种矿物拥有 H2O 在孔隙框架中的蜂窝晶格，是研究此类单层冰的理想体系。由于几何失配和二维特性，H2O 分子在室温下处于动态无序状态。本研究通过单晶 X 射线衍射（XRD）揭示了 H2O 在 Martyite 中的无序-有序相变。XRD 结果描绘了氢键构成的环状 H2O 六聚体形成过程，从而导致 200 K 以下的铁轴序。结合分子动力学模拟，我们讨论了 H2O 六聚体的形成过程以及它们如何在温度降低时妥协分子排列。我们的结果揭示了单层冰的基态，这为理解 H2O 的多形性提供了基础知识。
引用
@article{arxiv.2503.14018,
title = {Ferroaxial order of the monolayer ice in martyite},
author = {Toshihiro Nomura and Shunsuke Kitou and Junichi Komatsu and Kenichiro Koga and Takumi Hasegawa and Norio Ogita and Yuiga Nakamura and Hajime Ishikawa and Takeshi Yajima and Akira Matsuo and Maiko Kofu and Osamu Yamamuro and Zenji Hiroi and Yusuke Tomita and Taka-hisa Arima and Takasuke Matsuo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.14018},
year = {2026}
}
备注
7 pages, 4 figures, and 10 pages of supplemental materials