科技日?qǐng)?bào)訊 近日，美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員將金屬金浸在電解液中，首次在不同的通電環(huán)境下觀測(cè)到固液交界面周圍水分子的結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)金可以吸引水分子，使其脫離原有的氫鍵。該實(shí)驗(yàn)靈敏度達(dá)到亞納米級(jí)，是科學(xué)界首次對(duì)通電的電極做出如此高靈敏度的研究。研究報(bào)告刊載在《科學(xué)》雜志上。

　　該實(shí)驗(yàn)以金作為惰性電極，以淡鹽水作為電解液。結(jié)果可能讓人意外：金這種惰性金屬可以讓大量的水分子脫離氫鍵，而被金本身吸引。當(dāng)給金通負(fù)電時(shí)，被吸引的水分子數(shù)量增加了，從而又吸引了更多帶正電的氫原子。此外，若通正電，則水分子會(huì)讓自身氫元素遠(yuǎn)離金，從而讓交界面周圍的氫鍵得到強(qiáng)化。

　　氫鍵連接著水分子，讓每個(gè)水分子中帶弱正電的氫原子與相鄰分子中帶弱負(fù)電的氧原子相吸引，從而使水分子聚集，在溫度和壓力合適的情況下，形成液態(tài)水。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，實(shí)驗(yàn)中，科研人員創(chuàng)新了X射線吸收光譜法，從而不僅可以觀察電極表面周圍的分子，還可以判斷在不同電壓下這些分子排列的變化?！拔覀冇肵射線吸收光譜法主要觀察的是：有多少水分子被金屬金吸引了，以及這些分子之間的氫鍵有沒有被破壞?！辈死麑?shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部科學(xué)家米蓋爾·薩梅隆說(shuō)，“緊鄰電極的水分子呈現(xiàn)出與沒有電極時(shí)不一樣的結(jié)構(gòu)?！?/p>

　　“在電極表面，電荷的聚集形成了一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，從而使得電極周圍的電解液分子重新排列。”薩梅隆以電池為背景解釋了這一現(xiàn)象。

　　該實(shí)驗(yàn)還有兩個(gè)細(xì)節(jié)值得關(guān)注。首先，電壓的變化會(huì)改變吸收光譜的形狀。其次，只有最靠近金屬金表面兩分子層的水發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化，這兩層加起來(lái)僅有一納米厚。科學(xué)家曾以為觀測(cè)靈敏度達(dá)到幾十納米即可，但最終，靈敏度的要求達(dá)到了亞納米級(jí)。

　　當(dāng)固態(tài)物質(zhì)浸沒在一種液體中時(shí)，從分子層面看，固態(tài)物質(zhì)表層周圍的液體立刻發(fā)生變化。這種表層對(duì)我們認(rèn)知從生物學(xué)到材料科學(xué)的許多現(xiàn)象至關(guān)重要。但是，在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)之前，如何解釋固液交界面周圍的液體分子結(jié)構(gòu)，一直是個(gè)難題。

　?。睿?/p>