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盐水表面分子行为新发现,与教科书模型矛盾

2024年1月12日23:51 未解之谜网

一项新技术分析模拟发现,盐水表面水分子行为与先前认知不同,可能需因此重新绘制教科书模型。

许多与气候、环境过程相关的重要反应发生在水分子与空气相互作用,比如海水蒸发。由于空气和水交界面的离子分布会影响大气过程,了解这些反应对于减轻人为环境影响至关重要,但迄今为止,科学家对水-空气界面微观反应的精确理解一直存在激烈争论。

最近,英国剑桥大学与德国马克斯·普朗克聚合物研究所团队的新论文更表明,大多数盐水溶液表面的离子、水分子组织方式与传统认知完全不同。

该团队透过 (HD)-VSFG 雷射辐射技术分析不同电解质溶液,开发先进电脑模型模拟不同条件交界面,发现带正电离子(阳离子)和带负电离子(阴离子)都在水/空气界面处减少耗尽,简单电解质的阳离子和阴离子会引导水分子往上下方向移动,颠覆教科书描述离子形成双电层(electric double layer)、并使水分子仅沿一个方向定向的模型。

研究人员表示,简单电解质溶液表面离子分布与之前认知不同,并且离子丰富的次表面决定了界面组织方式:最顶部有几层纯水,接着是富含离子层,最后是大量盐溶液。

团队正尝试以相同方法研究固/液界面,希望在电池、能源存储方面发现潜在应用。

新论文发表在 《自然化学》期刊。

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