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科研人員揭示食鹽原子級別溶解機(jī)制
作者：刁雯蕙    來源：中國科學(xué)報   
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近日，深圳理工大學(xué)（籌）材能學(xué)院教授、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院丁峰團(tuán)隊聯(lián)合韓國蔚山科學(xué)技術(shù)大學(xué)新材料工程系教授Shin Hyung-jun研究團(tuán)隊開發(fā)了一種“單離子控制技術(shù)”，研究團(tuán)隊成功在原子級別上觀察到食鹽溶解過程，并實現(xiàn)了在原子級別控制氯化鈉的溶解過程。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—通訊》上。
鹽，作為最常見的物質(zhì)之一，其溶解過程背后，帶電離子的行為卻極為復(fù)雜。傳統(tǒng)研究方法只能測量溶液中離子的平均特性，而無法精確觀察到單個離子的行為。為了解決這一難題，研究團(tuán)隊在零下268.8攝氏度下，將單個水分子沉積在僅有2到3個原子厚度的薄鹽膜上，利用具有原子級分辨率的掃描隧道顯微鏡精確控制水分子移動，觀察到了食鹽中單個氯離子的溶解過程。
丁峰介紹，理論計算與模擬對于理解發(fā)生在材料表面的動力學(xué)過程起到了關(guān)鍵作用。通過精確控制水分子的位置和移動，可以在鈉離子和氯離子之間產(chǎn)生顯著的相互作用差異。氯離子由于其較高的極化率，比鈉離子更容易與水分子發(fā)生反應(yīng)，從而導(dǎo)致選擇性溶解。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了離子溶解的微觀機(jī)制，也為新型材料設(shè)計提供了可能。
據(jù)悉，這一突破性發(fā)現(xiàn)不僅在理論意義上為理解溶液中帶電原子的行為提供了新的視角，還可能對電池、半導(dǎo)體等眾多應(yīng)用領(lǐng)域新材料開發(fā)產(chǎn)生重要影響。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46704-y
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