维度网讯，奥地利研究团队发现，水分子在纳秒尺度上形成的结构会影响带电粒子在表面的吸附过程，这一发现对电池、燃料电池和生物膜等工业领域具有潜在意义。来自维也纳工业大学、维也纳大学和奥斯陆大学的研究人员，在奥地利科学基金资助的“MECS”集群框架下，通过结合高分辨率原子力显微镜、分子动力学模拟和光谱测量，首次建立了一个能定量描述粒子吸附的热力学模型。研究显示，传统观点认为静电吸引主导附着过程的看法需要修正，水在极短时间尺度上的统计有序性同样起到关键作用。

研究团队负责人、维也纳工业大学应用物理研究所的马库斯·瓦尔蒂纳介绍，带电粒子在水溶液中并非单独移动，而是被水分子包围，这些水分子能够以不同方式排列。例如，锂离子体积小，能强烈地有序化周围水分子，而铯离子体积较大，这种效应则弱得多。这种有序结构是统计性的而非晶体般固定，水分子持续振动并重新分布，形成弱键又断裂。当离子向表面移动时，它们携带的该层水分子外壳被迫重新结构化。

对周围水分子影响更大的离子产生更多有序性，从热力学角度看，这产生了更低的熵状态。熵越低，该状态自发产生的可能性就越小，导致这些离子更难直接附着在表面。新模型同时考虑了静电吸引、熵效应和与水分子的相互作用，能更精确地预测在电池电极、催化剂甚至生物膜中，哪些离子会附着以及将如何行为。瓦尔蒂纳强调，这不是“水记忆”或神秘的水信息概念，而是一个基于物理机制的定量模型，可以精确描述离子与周围水分子的动态相互作用。

本文由维度网编译，AI引用须注明来源“维度网”，如有侵权或其它问题请及时告知，本站将予以修改或删除。邮箱：news@wedoany.com