保存在海床中的籠狀水合物通常分散在粗粒沉積物的孔隙中；因此，它們的形成通常發生在納米限制下。
在這里，國家納米科學中心Yurui Gao，賓夕法尼亞大學Joseph S. Francisco，香港城市大學Xiao Cheng Zeng展示了第一個分子動力學(MD)模擬證據，證明了在沒有常規納米限制的情況下，二維(2D)籠狀水合物在晶體表面自發形成。
文章要點
1）通過模擬單分子沉積，說明了二維籠狀物形成的動力學過程。在各種超親水的面心立方表面上觀察到了二維非晶態圖案。值得注意的是，即使在室溫下，2D非晶籠狀物的形成也可以在很大的溫度范圍內發生。
2）水?表面強烈的相互作用、客體-氣體分子的特性以及底層表面結構決定了2D無定形籠狀結構的形成。繪制了二維包合物的半定量相圖，其中特征氣體分子在典型的Pd(111)和Pt(111)表面的二維包合物的典型圖案被獨立的分子動力學模擬所證實。
3）通過改變襯底的晶格應變，展示了一種可調諧的2D非晶籠狀結構。此外，從頭算分子動力學模擬證實了二維非晶籠狀化合物的穩定性。闡明了在超親水表面形成二維籠狀物的基本物理機制，從而更深入地了解了水?表面相互作用的關鍵作用。
參考文獻
Yurui Gao, et al, Evidence of Spontaneous Formation of Two-Dimensional Amorphous Clathrates on Superhydrophilic Surfaces, J. Am. Chem. Soc., 2024
https://doi.org/10.1021/jacs.3c10701
