核心提醒：“這意味著這種材料也可以用于有機(jī)分子容易遭到破壞的場(chǎng)合，無(wú)論是日常生活照舊太空旅行。”

（原題目：疏水親水自由切換的材料）

單層原子材料在電壓作用下可以改變外觀結(jié)構(gòu)從而改變潤(rùn)濕性子。 

當(dāng)雨落在荷葉上時(shí)，荷葉不會(huì)被打濕。這是由于荷葉有特別的結(jié)構(gòu)，水滴滾落而不會(huì)潤(rùn)濕葉面。人造材料也可以是疏水的。但是，想要造出一種材料，讓它的外觀可以在親水和疏水兩個(gè)狀況間切換卻極為不易。如今，奧地利維也納科技大學(xué)、比利時(shí)魯汶大學(xué)和瑞士蘇黎世大學(xué)的研究人員可以成功地操縱單層氮化硼材料，使其潤(rùn)濕和附著能力在高低之間往返切換。

“材料外觀最故意思的物理特征就是它的靜摩擦力，”維也納科技大學(xué)應(yīng)用物理研究所和魯汶大學(xué)的研究員 Stijn Mertens 透露表現(xiàn)，“假如材料外觀上物體要滑落的話，必須要戰(zhàn)勝這種靜摩擦力。”材料外觀的納米結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了靜摩擦力的大?。翰牧贤庥^和其他物體（如液滴）的接觸細(xì)節(jié)取決于其原子排列的幾何規(guī)律以及其他性子。而這對(duì)附著、靜摩擦力和潤(rùn)濕來(lái)說(shuō)十分關(guān)鍵。但是此前，靜摩擦力和潤(rùn)濕之間的關(guān)系極少為人所知。

“就像由單層碳原子構(gòu)成的石墨烯材料一樣，我們的氮化硼材料由等量的氮原子和硼原子構(gòu)成，其厚度也是單層原子。” 蘇黎世大學(xué)物理研究所的 Thomas Greber 透露表現(xiàn)。這層超薄材料可以生長(zhǎng)在銠單晶上。

銠單晶外觀的原子以及氮化硼里的原子均形成了一個(gè)邊角形結(jié)構(gòu)。不過(guò)兩種材料各自的原子間距是不同的。氮化硼中13個(gè)原子所占體積和12個(gè)銠原子所占體積雷同，如此一來(lái)兩種晶體無(wú)法完全契合。因?yàn)檫@種不匹配，氮化硼六角形必然會(huì)彎折，形成了一種波長(zhǎng)為3.2納米、高度為0.1納米的靜止波浪。

Stijn Mertens 透露表現(xiàn)，“正是這種二維納米波影響了水對(duì)外觀的潤(rùn)濕。”此外，氮化硼的超結(jié)構(gòu)可由一個(gè)簡(jiǎn)單的方法撫平：浸沒(méi)到酸液里然后施加電壓，氫原子在單層氮化硼下面活動(dòng)，會(huì)改變氮原子和銠原子間的化學(xué)鍵。這個(gè)過(guò)程能把氮化硼撫平。

如許，水滴在材料外觀的附著能力就會(huì)馬上發(fā)生偉大的轉(zhuǎn)變，即便水滴比氮化硼的細(xì)小波浪結(jié)構(gòu)大100000倍。減小電壓，這個(gè)效應(yīng)就會(huì)反轉(zhuǎn)。Stijn Mertens 詮釋道，“我們可以讓材料外觀在兩個(gè)狀況間反復(fù)切換。”

為了在施加電壓的同時(shí)研究材料外觀的潤(rùn)濕性能，研究人員專門搭建了一種儀器。液滴通過(guò)一個(gè)極細(xì)的玻璃管被滴到材料外觀。液滴可變大變小，同時(shí)它的外形被記錄了下來(lái)。液滴是扁平照舊滾圓，取決于材料外觀的性子。

可在親水和疏水狀況間切換的材料概念已經(jīng)出現(xiàn)了一段時(shí)間了。比如，當(dāng)某種色光照射時(shí)，一些有機(jī)分子的外形會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，人們把這種分子制成了材料外觀。但是，這種分子比這篇文章中描述的材料更加復(fù)雜易碎。

“我們的外觀僅由單層原子構(gòu)成，它是完全無(wú)機(jī)的，即使我們把它在真空中加熱到1000°C時(shí)也不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，” Stijn Mertens and Thomas Greber 透露表現(xiàn)，“這意味著這種材料也可以用于有機(jī)分子容易遭到破壞的場(chǎng)合，無(wú)論是日常生活照舊太空旅行。”

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