近日，土木工程与力学学院微纳米力学团队唐淳教授、王丽雅副教授与香港城市大学曾晓成教授团队合作，发现氢键主导的非范德华摩尔材料：魔角双层冰，在国际著名期刊Nature Communications上发表题为Twisted bilayer ice as a new class of hydrogen-bonding moiré materials的论文。江苏大学为第一完成单位，王丽雅为论文第一作者，香港城市大学江健博士、江苏大学唐淳和香港城市大学曾晓成为共同通讯作者。

扭转双层范德华材料凭借其独特的摩尔超晶格效应，展现出奇特的物理特性，已成为量子器件设计的核心。传统研究集中于范德华材料体系，而这类体系需要人工精确堆叠才能实现电子态调控。水是地球上最丰富的物质之一，可以形成丰富的物质形态，属于非范德华材料，然而人类对其结构的认识还很有限，因此被科学杂志列为125个关键科学问题之一。在这种氢键主导的结构中能否形成稳定扭转结构，一直是未被探索的空白。研究首次发现在纳米受限环境中可自发形成具有摩尔超晶格的扭转双层冰（Twisted Bilayer Ice, TBI）。与需要人工扭转的范德华材料不同，扭转双层冰的两种稳定扭转构型（21.8°和27.8°扭转角）的形成依赖于氢键网络的结构自适应能力，为氢键摩尔材料的研究打开了新窗口。

研究构建的相图显示，扭转双层冰仅在特定压力和受限宽度范围内稳定存在。这种敏感的环境依赖性使其可能成为新型纳米流体开关材料，其摩尔势场也有望用于调控低维电子体系的量子态。团队提出的自发形成机制，为开发非范德华扭转材料提供了普适性设计原则。

该工作得到国家自然科学基金、江苏省博士后基金、香港全球STEM教授计划和香港研究资助局资助。（土木工程与力学学院）

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-63833-0