众所周知，钙、镁原子是一种碱土金属原子，具有两个价电子。迄今为止，自然条件下钙、镁离子的唯一已知价态是+2，相对应的所有种类钙、镁离子晶体都没有磁性且呈现绝缘性。在这个报告中，我们将展示，在还原氧化石墨烯（rGO）膜上的二维CaCl晶体中钙离子表现为价态为+1的物理行为：二维CaCl晶体具有室温铁磁性、金属性等奇异特性[1]。发现由Ca离子诱导的铁磁性，为生物磁导航等磁性的理解打开了新的思路。初步研究表明，对于富含芳香环的生物分子，例如AYFFF，其组装结构在吸附了钙、镁等二价离子后对外磁场有很强的顺磁响应。

这些发现的关键是，基于对水合离子- 作用（富含 电子的芳香环与离子之间有强的非共价键作用）的重新认识[2]：溶液中，芳香环上是“水合离子吸附-脱附-（另一个水合离子）吸附-脱附…”的动态过程。对于低浓度离子溶液，离子能精确控制两层（氧化）石墨烯片的间距，使石墨烯膜具有出色的离子筛分性能[3], 基于这个进展发展的颠覆性技术，制造出的便携式单兵海水淡化器，能连续为落海者提供长达一周以上用于维持生命的淡水，摆脱了长期受制于国外陶氏海水淡化膜的关键卡脖子问题。相应技术入选2022年上海市绿色技术目录。在相对高浓度的离子溶液中，石墨和石墨烯的表面上不仅形成二维晶体结构，晶体具有非常规化学配比结构，例如Na2Cl[4]和CaCl晶体[1]。Na和Ca金属离子具有非常规价态物理行为，因而具有净自旋，相应的晶体具有铁磁性。

报告人简介：

方海平，华东理工大学物理学院教授。长期从事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。2001年开始从事界面水、纳米生物学和理论物理学的交叉研究，特别是受限尺度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等。系列工作以通信作者发表在Nature、Nat. Mater.、Nat. Chem.、Nat. Nanotechnol.、Natl. Sci. Rev.、PNAS、PRL、JACS和Energy Environ. Sci.等。研究工作被New Scientist、Physics World、Chemical World等国际著名杂志报道。获中国科学院百人计划（终期考核评估获优秀）、国家杰出青年基金，上海市学科带头人，上海市领军人才称号。

邀请人：

孟凡龙 研究员