德雷塞尔大学与柏林同步辐射研究中心(HZB)的联合研究团队近日在《自然通讯》发表重要发现，揭示了二维材料MXene中受限水的独特行为及其对材料性能的影响。这项研究为理解纳米尺度下水的基本性质提供了新视角。

研究团队在BESSY II同步辐射光源下，对含有不同离子和封闭水的MXene样品进行了系统分析。实验结果显示，MXene层间的水分子会自发形成无定形冰簇，导致材料层间距增大，并引发金属特性向半导体特性的转变。HZB科学家Tristan Petit博士表示："当加热到300 K以上时，团簇会再次溶解，恢复层之间的距离及其金属行为。"

该研究的共同第一作者Katherine Mazzio指出："MXene是研究受限水相变的理想材料，能够为水在纳米尺度上的行为方式提供新的见解。"研究人员通过多种X射线技术证实，MXene层间水分子形成的氢键网络具有特殊性质，这种特性在常规体相水中未被观察到。

MXene作为一类新型二维材料，由过渡金属碳化物和氮化物构成，其层状结构特别适合研究受限环境下的水行为。研究团队表示，下一步将通过计算机建模进一步理解无定形冰的形成机制及其对电子传输的影响。这些发现不仅拓展了对水基本性质的认识，还可能推动MXene在能源存储和催化等领域的应用开发。

更多信息： Teng Zhang 等人，纳米受限水结构动力学驱动的 MXene 电导率滞后，《自然通讯》(2025 年)。期刊信息： 《自然通讯》