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看溶液的结构教科书需要重新绘制：新发现颠覆了对水的组织的理解知新了了2024-01-17来自英国剑桥大学和德国马克斯普朗克聚合物研究所的研究人员发现，带电粒子或离子并不像之前认为的那样在溶液的表面活跃，相反，它们位于亚表层。剑桥大学的理论化学家亚伊尔利特曼(YairLitnIan)说：“我们的工作表明，简单电解质溶液的表面具有与以前认为的不同的离子分布，并且富含离子的亚表面决定了界面的组织方式。”为了实现他们的发现，研究小组使用了一种升级版的激光辐射技术，称为振动和频率产生(VSFG),它以令人印象深刻的精度测量最小尺度的分子振动。与神经网络驱动的模型一起，这种改进的技术意味着研究人员能够看到表面的离子是带正电(阳离子)还是带负电(阴离子)。除了探测到离子的亚表层外，这项新研究还揭示了这些离子可以在上下两个方向上定向(参考分子的实际物理排列)而不仅仅是一个方向。最上层有几层纯水，然后是富含离子的层，最后是大块的盐溶液，”利特曼说。简单地说，这个实验揭示了在最简单的液体电解质溶液的边界上发生了什么。分子的排列决定了它们将如何与周围的物质发生反应。对这些层及其排列的透彻理解，可以为各种其他模型提供信息，例如我们对海表面的模型，这对于预测气候变化对大气的影响至关重要。除了增强我们对周围世界的理解外，研究人员还表示，他们的工作还可以帮助开发任何需要将固体和液体结合在一起的技术，包括电池。马克斯普朗克聚合物研究所的分子物理学家米沙波恩(MiSChaBonn)说：“这些类型的界面在地球上无处不在，所以研究它们不仅有助于我们的基本理解，还可以带来更好的设备和技术。”“我们正在应用同样的方法来研究固体/液体界面，这可能在电池和能量存储方面有潜在的应用。”这项研究发表在自然化学杂志上。