人民網北京7月17日電 （記者趙竹青）在二維材料片層之間的限域空間中，水的凍結溫度會發生改變，遠低於0℃。中國科學院理化技術研究所王健君、薛涵團隊聯合香港城市大學曾曉成教授團隊、北京師范大學方維海院士與朱重欽教授團隊等多家單位，巧用“冰點差異”實現層間距有效調控，成功為二維膜分離材料——氧化石墨烯-高分子復合膜裝上“智能開關”，開辟了一條全新的材料精密制造路徑。相關成果於7月15日發表於《自然》。

據介紹，團隊創新思路，巧妙利用膜層間限域水與膜外體相水的冰點差異，將原本相互耦合、難以獨立控制的單體組裝與聚合固化過程在時間上分離，形成“先組裝控距、后聚合固距”的兩步調控機制，同步實現氧化石墨烯膜層間距控制和通道結構穩定，從而使膜材料保持水分子快速傳輸和離子精確分離的特性。

依托這一時標分離方法，進一步實現了高分子支柱的分區可控生長。該方法不僅適用於多巴胺，還可以適配於丙烯酰胺、多元胺-多元酸等能在限域空間內組裝交聯的分子體系，具有良好通用性。研究團隊還結合大量實驗與多尺度理論計算，揭示了納米限域下分子組裝、聚合固化及層間距調控的微觀機制。

該工作不僅提供了一種利用限域水相變實現反應過程時標分離的新方案，也為二維片層復合膜分離材料的結構調控和性能優化提供了新的理論與實驗基礎。這項成果標志著我國在二維膜分離材料領域取得重要突破，有望為解決水資源短缺和關鍵礦產資源供給問題提供新的解決方案。