大家好，這里是老上光顯微鏡知識(shí)課堂，在這里你可以學(xué)到所有關(guān)于顯微鏡知識(shí)，好的，請(qǐng)看下面文章： 水合鈉的亞分子分辨率成像。從左到右，獲得了五種離子水合物的原子結(jié)構(gòu)、掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡和原子力成像（AFI）模擬。圖像大小：1.5nm×1.5nm。
    
     北京，5月14日（趙祝慶）最近，中國(guó)科學(xué)家率先走在世界前列，獲得了水合鈉離子的原子級(jí)分辨率圖像，并發(fā)現(xiàn)了水合鈉離子輸運(yùn)的神奇效應(yīng)。電池、海水淡化、生物離子通道等熱點(diǎn)話題。
    
     這項(xiàng)研究成果于5月14日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表，研究成果由北京大學(xué)蔣穎、徐麗梅、高一琴、北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、王鞥鍔、中科院、北京大學(xué)聯(lián)合完成。逆境。
    
     水是自然界中最豐富、最熟悉和未知的物質(zhì)，為什么水如此神秘中國(guó)科學(xué)院院士王恩格是這篇文章的作者之一，他告訴記者，由于水分子中的氫原子是元素周期表中最輕的原子，所以不可能直接用元素周期表中的應(yīng)用較簡(jiǎn)單的經(jīng)典粒子模型，但需要全量子模擬，即必須把水分子的核和電子看作量子，這大大增加了研究的難度。
    
     水與其他物質(zhì)的相互作用也是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。根據(jù)北京大學(xué)物理學(xué)院量子材料科學(xué)中心的蔣瑩教授所說，論文的作者之一，最常見的過程是離子的水合。離子在水中溶解，由溶解形成的離子不會(huì)在水中解離，而是與水分子結(jié)合形成稱為離子水合物的團(tuán)簇。離子水合可以說是普遍存在于許多物理、化學(xué)、生物過程之中，如鹽溶解、離子水合等。化學(xué)反應(yīng)、生活中的離子遷移、空氣污染、海水淡化、腐蝕等。
    
     離子水合物的微觀結(jié)構(gòu)是什么它是如何移動(dòng)的這些問題一直是學(xué)術(shù)界爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，人們?cè)缭?9世紀(jì)末就認(rèn)識(shí)到了離子水合現(xiàn)象的存在，并開始系統(tǒng)地研究。但經(jīng)過100多年的努力，離子水化殼的數(shù)量、每個(gè)水化層中水分子的數(shù)量和構(gòu)型、水化離子對(duì)水-氫鍵結(jié)構(gòu)的影響以及決定hy輸運(yùn)性質(zhì)的微觀因素。研究了離子注入，許多問題，如SU等，至今尚未解決。
    
     近年來，王恩格、江英和同事們、同學(xué)們共同開發(fā)了原子級(jí)的高分辨率掃描探針技術(shù)和光元件系統(tǒng)的全量子化計(jì)算方法，為原子能級(jí)的原子能譜分析積累了豐富的實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ)。UDY。
    
     為了解決這個(gè)問題，研究人員開發(fā)了一套獨(dú)特的基于掃描隧道顯微鏡（STM）的離子操縱技術(shù)，用于制造單個(gè)離子水合物，該離子水合物使用非常鋒利的金屬在氯化鈉膜的表面上移動(dòng)，吸收。單個(gè)鈉離子，然后拖曳水。分子與它們結(jié)合。得到含有不同數(shù)目的水分子的單個(gè)水合鈉。
    
     實(shí)驗(yàn)制備單個(gè)離子水合物簇面臨的第二個(gè)挑戰(zhàn)是通過高分辨率成像來闡明其幾何吸附構(gòu)型。
    
     為了解決這一問題，研究人員開發(fā)了一種基于一氧化碳修飾的無創(chuàng)原子力顯微鏡（AFM）成像技術(shù)，該技術(shù)能夠被極弱的高階靜電力掃描。RST原子分辨率成像，并成功地確定了其原子吸附構(gòu)型。
    
     這是世界上幅離子水合物在真實(shí)空間中的原子級(jí)圖像，圖像相當(dāng)清晰：不僅可以地確定水分子和離子的吸附位置，而且水分子取向的微小變化也可以是直接的。可以看出，空間分辨率幾乎達(dá)到原子極限。
    
     在獲得離子水合物的顯微圖像之后，研究人員進(jìn)一步研究了它們的動(dòng)力學(xué)輸運(yùn)性質(zhì)并發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的效應(yīng)：當(dāng)氯化鈉晶體在表面上移動(dòng)時(shí)，含有特定數(shù)量的水分子的水合物鈉似乎受到炒作。它比其他水合物快10-100倍，研究人員稱這種特性為動(dòng)力學(xué)的幻數(shù)效應(yīng)。
    
     為什么會(huì)出現(xiàn)這種奇怪的現(xiàn)象呢通過模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)這種神奇的效果是由于離子水合物和表面晶格之間的對(duì)稱匹配造成的。簡(jiǎn)單地說，含有1、2、4和5個(gè)水分子的水合鈉很容易被捕獲在氯化鈉晶體的表面。含有3個(gè)水分子的離子水合物，由于其對(duì)稱性和底物失配，很難被捕獲，因此在表面上快速滑動(dòng)。
    
     本文建立了離子水合物微觀結(jié)構(gòu)與輸運(yùn)性質(zhì)之間的直接關(guān)系，并刷新了受限體系中離子輸運(yùn)的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。
    
     眾所周知，這項(xiàng)研究工作受到了自然界三個(gè)不同領(lǐng)域的評(píng)論家的贊揚(yáng)和贊賞。他們相信這項(xiàng)工作將立即引起理論表面科學(xué)和應(yīng)用表面科學(xué)的廣泛興趣，為控制水合碘的運(yùn)輸提供一條新的途徑。NS在納米尺度上的表面，并擴(kuò)展到其他水合系統(tǒng)。
    
     王恩格院士介紹說，這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，通過改變材料表面的對(duì)稱性和周期性，我們可以選擇性地增強(qiáng)或削弱某些離子的輸運(yùn)能力，這對(duì)于許多相關(guān)的應(yīng)用具有潛在的意義。
    
     例如，可以開發(fā)新的離子電池。蔣英告訴記者，我們現(xiàn)在使用的鋰離子電池的電解質(zhì)一般由高分子聚合物組成，根據(jù)這一最新研究，有可能開發(fā)出基于水合鋰離子的新型電池。這種電池將大大提高離子轉(zhuǎn)移速率，從而縮短充電時(shí)間，增加電池功率，更加環(huán)保，成本也會(huì)大大降低。
    
     為腐蝕防護(hù)、電化學(xué)反應(yīng)、海水淡化、生物離子通道等前沿領(lǐng)域的研究開辟了一條新的途徑，同時(shí)，所開發(fā)的高精度實(shí)驗(yàn)技術(shù)也有望應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中。E和更廣泛的水合物系統(tǒng)在未來。
    
     網(wǎng)站網(wǎng)友點(diǎn)擊量更高的文獻(xiàn)目錄排行榜： 點(diǎn)此鏈接 關(guān)注頁(yè)面底部公眾號(hào)，開通以下權(quán)限： 一、獲得問題咨詢權(quán)限。 二、獲得工程師維修技術(shù)指導(dǎo)。 三、獲得軟件工程師在線指導(dǎo) toupview,imageview,OLD-SG等軟件技術(shù)支持。 四、請(qǐng)使用微信掃描首頁(yè)底部官主賬號(hào)！