近日，土木工程與力學學院微納米力學團隊唐淳教授、王麗雅副教授與香港城市大學曾曉成教授團隊合作，發現氫鍵主導的非范德華摩爾材料：魔角雙層冰，在國際著名期刊Nature Communications上發表題為Twisted bilayer ice as a new class of hydrogen-bonding moiré materials的論文。江蘇大學為第一完成單位，王麗雅為論文第一作者，香港城市大學江健博士、江蘇大學唐淳和香港城市大學曾曉成為共同通訊作者。
扭轉雙層范德華材料憑借其獨特的摩爾超晶格效應，展現出奇特的物理特性，已成為量子器件設計的核心。傳統研究集中于范德華材料體系，而這類體系需要人工精確堆疊才能實現電子態調控。水是地球上最豐富的物質之一，可以形成豐富的物質形態，屬于非范德華材料，然而人類對其結構的認識還很有限，因此被科學雜志列為125個關鍵科學問題之一。在這種氫鍵主導的結構中能否形成穩定扭轉結構，一直是未被探索的空白。研究首次發現在納米受限環境中可自發形成具有摩爾超晶格的扭轉雙層冰（Twisted Bilayer Ice, TBI）。與需要人工扭轉的范德華材料不同，扭轉雙層冰的兩種穩定扭轉構型（21.8°和27.8°扭轉角）的形成依賴于氫鍵網絡的結構自適應能力，為氫鍵摩爾材料的研究打開了新窗口。
研究構建的相圖顯示，扭轉雙層冰僅在特定壓力和受限寬度范圍內穩定存在。這種敏感的環境依賴性使其可能成為新型納米流體開關材料，其摩爾勢場也有望用于調控低維電子體系的量子態。團隊提出的自發形成機制，為開發非范德華扭轉材料提供了普適性設計原則。
該工作得到國家自然科學基金、江蘇省博士后基金、香港全球STEM教授計劃和香港研究資助局資助。（土木工程與力學學院）
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63833-0
