水在电学上可以是非常死的。水是地球上最迷人的物质之一，其许多不同寻常的特性的核心是其高极化性 - 对外加电场的强烈响应。发表在《科学》杂志上的一组研究人员在曼彻斯特大学发现，微观尺度下水的行为与普通水截然不同，其薄层失去了任何极化性，变得电学上死水。这种水此前被预测会表现出较低的电响应，但其程度仍未知。新研究显示，靠近固体表面的原子薄水层不会对电场产生响应，这一发现对于理解许多涉及水的现象，包括生命的理解具有非常重要的影响。水分子很小，看似简单，但却表现出相当复杂的特性，其中许多尚未被充分理解。其中之一是水能够溶解物质的能力远远超过其他任何溶剂，这使得水被称为“万能”溶剂。这种属性的起源在于水分子表现出两个相反电荷分别位于分子两端的方式，这使得水很容易溶解盐和糖，而像油这样的物质则被排斥。水的偶极性特性，或者科学家们称之为极化能力，在构造生命分子、蛋白质和核酸方面也发挥着重要作用。许多年来，科学家们一直努力但未能找到水在微观尺度上，即在其他物质、固体表面和大分子的直接附近的行为，这在现代物理化学中仍然是一个有争议的问题。现在，基于曼彻斯特大学国家石墨烯研究院两个团队的工作的研究，第一个团队由Laura Fumagalli博士领导，第二个团队由Andre Geim教授领导，最终成功测量了只有几层分子厚的水的电介质特性。他们通过结合最近开发的两种技术实现了这一目标。首先，研究人员创建了几个埃的规模的特殊通道，只容纳几层水。其次，他们引入了一种能够探测这种纳米通道内水的介电常数的技术。领头作者并开发了测量技术的Laura Fumagalli博士表示：“附近的低极化性水层是许多科学学科的核心问题，其性质几乎已经被辩论了一个世纪。为了解决这个争论，我们需要开发新的工具来可控地测量一个非常小的尺度上的介电常数。我们已经做到了。”研究人员发现，受限水的电响应不仅被抑制，而且完全不存在。换句话说，在纳米通道内的水是电学上无活性的，其偶极子是不动的，无法屏蔽外部电场。这与容易沿电场排列的大水相反。死层的厚度小于一纳米，两到三个分子厚。Fumagalli博士进一步解释说：“水覆盖着我们周围的每个表面。这一层只有几个原子厚。我们看不到它，但它存在并且很重要。直到现在，人们假定这种表面水会表现出与以其异常高介电常数而著名的普通水不同的特性。它有多么不同，以前并不清楚。发现界面水的介电常数异常是一个惊喜。然而，它的极性化能力异常低而不是异常高。”Andre Geim教授说：“这种异常现象不仅仅是学术上的好奇，对许多领域和特别是生命科学都有明显的影响。我们的研究结果可以帮助提高人们对水在技术过程中的作用的理解，并解释为何水对生命如此关键。水分子的电相互作用在塑造生物分子如蛋白质中起着重要作用。可以说界面水形成了我们知道的生命，无论是字面上还是比喻上。”先进材料是曼彻斯特大学的其中一个研究焦点 - 是一些开创性发现、跨学科合作和跨部门合作的例证，这些都在解决地球面临的一些重大问题。#研究焦点”
