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“基础科学研究既要讲究解放思想，又要紧扣与时俱进，才能在理论的深度与应用的效度中及时寻找出最优解。”怀着这样的信念，华东理工大学物理学院方海平教授数十年来致力于从宏观到微纳米尺度的理论物理和其他领域的交叉学科研究，聚焦统计物理、理论物理、纳米生物学等研究领域深耕细作，在微纳米尺度受限空间中水和离子的特性及其诱导的生物分子特性和新材料开发等方面，取得了一系列创新性突破，为助力海水淡化、污水处理、生物医疗等技术的绿色产业化发展提供关键支撑。
钙离子是几价的？高中生会回答：+2价。钙离子作为一种碱土金属原子，其自然条件下的唯一已知价态是+2，相对应的所有种类钙离子晶体都没有磁性且呈现绝缘性。那钙离子是不是只有+2价？钙离子晶体一定不能具备磁性？这个看似再普通不过的常识问题，却随着方海平研究团队的新发现，产生了完全不一样的认知概念。
在最近的研究中，方海平研究团队联合西安交通大学、上海大学、中国科学院上海应用物理研究所、浙江农林大学、华东师范大学和厦门大学等，利用冷冻透射电子显微镜，在还原氧化石墨烯（rGO）膜上直接观察到了自然环境下生成的二维CaCl晶体，其中钙离子的价态为+1。更为奇妙的是，正是因为钙离子的+1价，这些二维CaCl晶体具有室温铁磁性、金属性且具备显著的储氢和释氢能力。这一突破性的工作已经发表在顶尖期刊《国家科学评论》上。
华东理工大学方海平教授表示，“此类二维CaCl晶体表现出的金属性和铁磁性，打破了我们过去对金属性和磁性材料的认知局限；同时，它也显示出明显的类压电性质”。因此，二维CaCl晶体是一种既具有金属特性、铁磁性又具有压电特性的新型物质材料，可有望制备具有原子尺度和纳米尺度的电子器件，从而产生广泛应用。
值得一提的是，进一步的理论研究还表明，这种异常晶体的形成是由于石墨烯表面的芳香环与钙离子之间的强阳离子-π相互作用所致。由于其他诸如钠、钾、镁、锌等金属离子与芳香环也存在强的阳离子-π相互作用，这也就意味着，其他金属阳离子可能也会形成类似的异常价态行为。“考虑到金属阳离子和碳在地球上的广泛分布，特别是碳对我们人体的重要性，这种先前未被认识的性质的纳米级‘特殊’化合结构可能在自然界中广泛存在。”方海平认为，这些发现不仅在新颖的阳离子价态和奇异电磁学性质的二维晶体研究上取得了突破性进展，还在材料、生物、化学和物理等方面都具有开创性的应用潜力，比如理解生物磁性、开发非铁性质的磁控药物靶向治疗新型模式等
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