近日，我校物理科学与技术学院计算物质科学团队赵文辉和孙运祥副教授及许文武教授携手香港城市大学曾晓成教授，美国科学院院士宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco讲席教授（美国科学院院士），在纳米限域环境内离子水溶液研究方面取得新进展，相关研究论文以“Evidence of Formation of Monolayer Hydrated Salts in Nanopores”为题发表在国际著名期刊J. Am. Chem. Soc.上，宁波大学为第一单位和第一通讯单位。
纳米限域环境内受限溶液表现出不同于宏观体系的结构和动力学特征，在能源、环境和健康等领域具有重要应用，近年来引起科学家和工业界的广泛兴趣。目前，对纳米空间（特别是亚纳米空间）内离子溶液的实验研究还存在极大的限制，因此理论计算被广泛应用于从分子层次上理解纳米限域环境下水合离子结构和热力学及动力学性质的研究中。
在前期对碱金属氯化物离子水溶液研究的基础上（Nat. Commun. 2021, 12, 5602; J. Phys. Chem. Lett. 2022, 13, 2704.），星空在线,星空在线(中国)计算物理科学团队采用经典分子动力学模拟和从头算分子动力学模拟相结合的手段，对纳米孔隙内碱土金属氯化物水溶液的结构和动力学行为进行进一步研究。模拟结果表明，与碱金属氯化物在溶液中自发聚集形成单层离子晶体不同，碱土金属氯化物形成六边形蜂窝状水合盐（图1）。研究还发现，该种单层水合盐可以在高温下稳定存在（500 K），为在高温行星上寻找水的存在提供了新的思路。
该研究进一步加深了对纳米限域环境内离子水溶液的结构和动力学行为的理解。为开发利用纳米多孔材料在离子输运、海水淡化及离子电池等应用方面提供了理论支持。
图示：单层碱土金属氯化物水合盐结构特征
该论文赵文辉副教授、许文武教授和美国内布拉斯大学林肯分校江健博士为共同第一作者，孙运祥副教授、香港城市大学曾晓成教授和宾夕法尼亚大学Joseph S. Francisco讲席教授为共同通讯作者，合作者还有计算物质科学团队段香梅教授和硕士研究生赵晓荣。该工作得到了国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的资助，宁波大学超算中心和UNL超算中心技术支持。