盐水表面水分子组织方式不同此前认识

氯化钠溶液液体/空气界面的图示。图片来源：亚尔·利特曼

科技日报记者 刘霞

英国和德国科学家在15日出版的《自然·化学》杂志上发表论文指出，盐水表面水分子的组织方式与此前认为的不同。最新研究不仅颠覆了教科书上的相关内容，也有望催生更好的大气化学模型和其他应用。

许多与气候和环境过程有关的重要反应都发生在水分子与空气接触的地方，离子在空气和水界面的分布也会影响大气过程，但科学家迄今未对这些重要界面的微观反应达成一致意见。

剑桥大学和马克斯·普朗克研究所的科学家曾着手分析了在空气和盐水的交界处，水分子如何受离子分布的影响。此前科学家借助振动和频生成（VSFG）技术直接测量了这些关键界面处的分子振动。但该技术无法测量信号是正还是负，单独使用实验数据也可能给出模棱两可的结果。

在最新研究中，团队利用更复杂的外差探测（HD）-VSFG技术，以及先进的计算机模型，研究不同的盐水溶液。结果表明，带正电的阳离子和带负电的阴离子，都会在水/空气界面耗尽。简单电解质的阳离子和阴离子会使水分子向上和向下。但此前的教科书认为，离子会形成带电的双层，使水分子仅朝一个方向。

研究表明，大多数盐水溶液表面的离子和水分子的组织方式，与传统观点迥然不同，有望催生更好的大气化学模型和其他应用。研究团队正将相同方法应用于固体/液体界面，未来将在电池和储能方面找到潜在应用。