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界面水的電極化決定了水介導(dǎo)的分子間作用力的強(qiáng)度，這反過來又影響到表面水合，離子溶劑化，納米孔的分子運(yùn)輸，化學(xué)反應(yīng)和大分子組裝等現(xiàn)象。雖然界面水的介電性能的理論和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了廣泛的研究，界面水的介電常數(shù)ε及其深度仍然基本未知，因?yàn)闇y(cè)量具有挑戰(zhàn)性。先前實(shí)驗(yàn)評(píng)估界面水的ε主要依賴于應(yīng)用于大規(guī)模自然發(fā)生系統(tǒng)，如納米多孔晶體，沸石粉末和分散體的寬帶介電光譜學(xué)。這些系統(tǒng)允許進(jìn)行足夠量的界面水來進(jìn)行電容測(cè)量，但復(fù)雜的幾何形狀需要可調(diào)參數(shù)和廣泛的建模，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)不確定性較大且控制較差。由于缺乏用于測(cè)量界面水極化率的直接探針，大多數(shù)證據(jù)來自分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬，其中也涉及某些假設(shè)。這些研究一般預(yù)測(cè)極化率應(yīng)該降低大約一個(gè)數(shù)量級(jí)。

今日，在英國(guó)曼徹斯特大學(xué) A. K. Geim教授和L. Fumagalli教授（共同通訊作者）的帶領(lǐng)下，與伊朗沙力夫理工大學(xué)，西班牙巴塞羅那大學(xué)和日本國(guó)立材料研究所合作，使用了可以用水控制填充的不同高度的狹縫狀通道。這些通道被結(jié)合到電容電路中，對(duì)介電性質(zhì)的局部變化具有極高的靈敏度，能夠確定在內(nèi)部的水的面外介電常數(shù)ε_⊥。通過先前報(bào)道的方法：三個(gè)原子扁平的石墨和六方氮化硼晶體（hBN）的范德瓦爾斯組裝來制造實(shí)驗(yàn)器件。石墨被用作組件的底層以及電容測(cè)量中的接地電極。接下來，將間隔層放置在石墨的頂部，將hBN晶體圖案化成平行條紋。通過將另一個(gè)hBN晶體放置在頂部來完成該組裝。隔離物確定了通道的高度h，另外兩個(gè)晶體用作頂部和底部的壁。每個(gè)設(shè)備對(duì)于給定的h都包含多個(gè)并行通道，這確保了測(cè)量的高重現(xiàn)性并減少了統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤。當(dāng)需要時(shí)，通道可以通過從背面用石墨蝕刻的微米尺寸的入口用水填充。揭示了具有極小極化的界面層的存在，使得它的面外ε僅為?2。發(fā)現(xiàn)電死層為二到三分子厚。這些結(jié)果為描述水介導(dǎo)的表面相互作用和界面水行為的理論提供了思路，并展示了一種方法來研究在極限條件下的其他流體和固體的介電性質(zhì)。相關(guān)成果以題為“Anomalously low dielectric constant of confined water”發(fā)表在了Science上。