显微镜 英文发现或诱导水合离子的神秘特性以生

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： 水合钠的亚分子分辨率成像。从左到右，获得了五种离子水合物的原子结构、扫描隧道显微镜、原子力显微镜和原子力成像（AFI）模拟。图像大小：1.5nm×1.5nm。
    
     北京，5月14日（赵祝庆）最近，中国科学家率先走在世界前列，获得了水合钠离子的原子级分辨率图像，并发现了水合钠离子输运的神奇效应。电池、海水淡化、生物离子通道等热点话题。
    
     这项研究成果于5月14日在国际学术期刊《自然》杂志上发表，研究成果由北京大学蒋颖、徐丽梅、高一琴、北京大学化学与分子工程学院、王鞥锷、中科院、北京大学联合完成。逆境。
    
     水是自然界中最丰富、最熟悉和未知的物质，为什么水如此神秘中国科学院院士王恩格是这篇文章的作者之一，他告诉记者，由于水分子中的氢原子是元素周期表中最轻的原子，所以不可能直接用元素周期表中的应用较简单的经典粒子模型，但需要全量子模拟，即必须把水分子的核和电子看作量子，这大大增加了研究的难度。
    
     水与其他物质的相互作用也是一个非常复杂的过程。根据北京大学物理学院量子材料科学中心的蒋莹教授所说，论文的作者之一，最常见的过程是离子的水合。离子在水中溶解，由溶解形成的离子不会在水中解离，而是与水分子结合形成称为离子水合物的团簇。离子水合可以说是普遍存在于许多物理、化学、生物过程之中，如盐溶解、离子水合等。化学反应、生活中的离子迁移、空气污染、海水淡化、腐蚀等。
    
     离子水合物的微观结构是什么它是如何移动的这些问题一直是学术界争论的焦点，人们早在19世纪末就认识到了离子水合现象的存在，并开始系统地研究。但经过100多年的努力，离子水化壳的数量、每个水化层中水分子的数量和构型、水化离子对水-氢键结构的影响以及决定hy输运性质的微观因素。研究了离子注入，许多问题，如SU等，至今尚未解决。
    
     近年来，王恩格、江英和同事们、同学们共同开发了原子级的高分辨率扫描探针技术和光元件系统的全量子化计算方法，为原子能级的原子能谱分析积累了丰富的实验和理论基础。UDY。
    
     为了解决这个问题，研究人员开发了一套独特的基于扫描隧道显微镜（STM）的离子操纵技术，用于制造单个离子水合物，该离子水合物使用非常锋利的金属在氯化钠膜的表面上移动，吸收。单个钠离子，然后拖曳水。分子与它们结合。得到含有不同数目的水分子的单个水合钠。
    
     实验制备单个离子水合物簇面临的第二个挑战是通过高分辨率成像来阐明其几何吸附构型。
    
     为了解决这一问题，研究人员开发了一种基于一氧化碳修饰的无创原子力显微镜（AFM）成像技术，该技术能够被极弱的高阶静电力扫描。RST原子分辨率成像，并成功地确定了其原子吸附构型。
    
     这是世界上幅离子水合物在真实空间中的原子级图像，图像相当清晰：不仅可以地确定水分子和离子的吸附位置，而且水分子取向的微小变化也可以是直接的。可以看出，空间分辨率几乎达到原子极限。
    
     在获得离子水合物的显微图像之后，研究人员进一步研究了它们的动力学输运性质并发现了一个有趣的效应：当氯化钠晶体在表面上移动时，含有特定数量的水分子的水合物钠似乎受到炒作。它比其他水合物快10-100倍，研究人员称这种特性为动力学的幻数效应。
    
     为什么会出现这种奇怪的现象呢通过模拟，研究人员发现这种神奇的效果是由于离子水合物和表面晶格之间的对称匹配造成的。简单地说，含有1、2、4和5个水分子的水合钠很容易被捕获在氯化钠晶体的表面。含有3个水分子的离子水合物，由于其对称性和底物失配，很难被捕获，因此在表面上快速滑动。
    
     本文建立了离子水合物微观结构与输运性质之间的直接关系，并刷新了受限体系中离子输运的传统认识。
    
     众所周知，这项研究工作受到了自然界三个不同领域的评论家的赞扬和赞赏。他们相信这项工作将立即引起理论表面科学和应用表面科学的广泛兴趣，为控制水合碘的运输提供一条新的途径。NS在纳米尺度上的表面，并扩展到其他水合系统。
    
     王恩格院士介绍说，这项研究的结果表明，通过改变材料表面的对称性和周期性，我们可以选择性地增强或削弱某些离子的输运能力，这对于许多相关的应用具有潜在的意义。
    
     例如，可以开发新的离子电池。蒋英告诉记者，我们现在使用的锂离子电池的电解质一般由高分子聚合物组成，根据这一最新研究，有可能开发出基于水合锂离子的新型电池。这种电池将大大提高离子转移速率，从而缩短充电时间，增加电池功率，更加环保，成本也会大大降低。
    
     为腐蚀防护、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等前沿领域的研究开辟了一条新的途径，同时，所开发的高精度实验技术也有望应用于海洋环境监测中。E和更广泛的水合物系统在未来。
    
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