近日，寧大物理科學與技術(shù)學院計算物質(zhì)科學團隊趙文輝副教授、孫運祥副教授及許文武教授攜手香港城市大學曾曉成教授，美國科學院院士賓夕法尼亞大學Joseph S.Francisco講席教授（美國科學院院士），在納米限域環(huán)境內(nèi)離子水溶液研究方面取得新進展，相關(guān)研究論文以“Evidence of Formation of Monolayer Hydrated Salts in Nanopores”為題發(fā)表在國際著名期刊J.Am.Chem.Soc.上，寧波大學為第一單位和第一通訊單位。

　　納米限域環(huán)境內(nèi)受限溶液表現(xiàn)出不同于宏觀體系的結(jié)構(gòu)和動力學特征，在能源、環(huán)境和健康等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，近年來引起科學家和工業(yè)界的廣泛興趣。目前，對納米空間（特別是亞納米空間）內(nèi)離子溶液的實驗研究還存在極大的限制，因此理論計算被廣泛應(yīng)用于從分子層次上理解納米限域環(huán)境下水合離子結(jié)構(gòu)和熱力學及動力學性質(zhì)的研究中。

　　在前期對堿金屬氯化物離子水溶液研究的基礎(chǔ)上（Nat.Commun.2021,12,5602;J.Phys.Chem.Lett.2022,13,2704.），物理學院計算物資科學團隊采用經(jīng)典分子動力學模擬和從頭算分子動力學模擬相結(jié)合的手段，對納米孔隙內(nèi)堿土金屬氯化物水溶液的結(jié)構(gòu)和動力學行為進行進一步研究。模擬結(jié)果表明，與堿金屬氯化物在溶液中自發(fā)聚集形成單層離子晶體不同，堿土金屬氯化物形成六邊形蜂窩狀水合鹽。研究還發(fā)現(xiàn)，該種單層水合鹽可以在高溫下穩(wěn)定存在（500 K），為在高溫行星上尋找水的存在提供了新的思路。

　　該研究進一步加深了對納米限域環(huán)境內(nèi)離子水溶液的結(jié)構(gòu)和動力學行為的理解。為開發(fā)利用納米多孔材料在離子輸運、海水淡化及離子電池等應(yīng)用方面提供了理論支持。

　　該論文趙文輝副教授、許文武教授和美國內(nèi)布拉斯大學林肯分校江健博士為共同第一作者，孫運祥副教授、香港城市大學曾曉成教授和賓夕法尼亞大學Joseph S.Francisco講席教授為共同通訊作者，合作者還有計算物質(zhì)科學團隊段香梅教授和碩士在職研究生趙曉榮。該工作得到了國家自然科學基金和浙江省自然科學基金的資助，寧波大學超算中心和UNL超算中心技術(shù)支持。