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新研究揭示太赫兹波对纳米水分子动力学的影响
发布时间:2024-06-03 18:18:08 阅读:63

来源:JooHyeon Heo,韩国蔚山国立科学技术研究院;电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 马琨 编译

充满水的矩形环状纳米间隙。来源:《Science Advances》(2024 年)。DOI: 10.1126/sciadv.adm7315

    在一项新发现中,研究人员揭示了纳米结构中封闭水分子行为的新见解。他们的研究发表在 4 月 24 日的《科学进展》(Science Advances)上,深入探讨了太赫兹(THz)波如何影响纳米谐振器内二维(2D)空间中封闭水分子的动力学。

    由Hyeong-Ryeol Park教授领导的多学科团队,成员包括Jeeyoon Jeong教授(UNIST)、Dai-Sik Kim教授(UNIST)、Noejung Park教授(UNIST)、Joonwoo Jeong教授(UNIST)、Kyungwan Kim教授(忠北国立大学)和Yun Daniel Park教授(首尔国立大学),利用创新技术研究了纳米级的水分子动力学。

    通过利用金属环纳米间隙来增强光与物质的相互作用,研究小组对不同间隙宽度(从 2 纳米到 20 纳米)的纳米封闭水进行了全面分析。他们的实验结果揭示了界面效应和禁锢效应之间的相互作用对纳米封闭水复杂折射率的影响,展示了即使在较大的间隙宽度下低能振动模式也会受到抑制。

    该研究的第一作者、来自 UNIST 的 Hyosim Yang 强调了这项研究的重要意义,强调在高太赫兹频率下探索窄间隙中的水分子动力学,发现了以前未曾探索过的新现象。

不同间隙宽度的空纳米间隙和充满水的纳米间隙的太赫兹透射率。来源: Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adm7315

在 2 到 20 纳米的间隙宽度范围内,对间隙填充水的复折射率 ~=+ 进行定量估算。来源 :Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adm7315

    研究小组利用原子层光刻技术制造出了精度空前的纳米震荡器,从而提高了测量分子运动的灵敏度。

    他们的研究结果不仅证实了亚 2 纳米间隙中的界面效应抑制了水分子的皮秒集体动力学,而且还揭示了在更大间隙宽度下减少聚类运动的有趣见解。

    来自 UNIST 的合著者 Gangseon Ji 强调了这项研究的意义,他说:"这项研究揭示了界面和约束机制对纳米约束空间中水动力学的双重影响,为约束水分子表现出的类固态行为提供了新的视角。

    Park 教授强调了这项研究更广泛的意义,指出它可能应用于研究二维水分子的超离子相,以及研究 DNA 和 RNA 等溶剂中的分子动力学。

 
 

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