新しい研究により、微小空間に閉じ込められた水は、それ自体が本来の塊としての水よりも反応性が高いわけではないことが示された。その代わり、空間内で自然に発生する高い圧力が、観察された化学的変化のほとんどを説明している。
研究チームは機械学習シミュレーションを用いて、グラフェンと六方晶窒化ホウ素のシート間に閉じ込められた水を調査した。その結果、ファンデルワールス力がシート同士を引き寄せ、外部からの力なしに数ギガパスカルもの圧力を発生させていることが判明した。
系を同じ化学ポテンシャルの下で比較すると、閉じ込めによる影響はほぼ消失した。筆頭著者のザビエル・R・アドビンキュラ氏は、単なる閉じ込めが水の反応性を本質的に変化させるわけではないと述べている。
一方で、周囲の素材は依然として重要である。六方晶窒化ホウ素に囲まれた液滴では、水酸化物イオンが表面と結合し、解離が促進された。グラフェンはその化学的不活性さゆえに、そのような効果を生じさせなかった。
「Science Advances」誌に掲載されたこの研究結果は、ナノデバイスの設計原則を提供するものである。圧力や表面相互作用を通じて反応性を制御する方法を示すことで、バッテリー、燃料電池、膜の開発に影響を与える可能性がある。
