最熟悉的物质的陌生面:油滴界面水的非凡活动

水在疏水界面上的行为使科学家困惑了一个多世纪,涵盖了化学,生物学,材料科学,地质和工程。最近的发现,例如水微漏物的异常化学和接触电催化的化学,高光介绍了界面水的关键作用。

来源:英国物理学家网首页
在水中油滴上的拉曼-MCR光谱。学分:自然(2025)。 doi:10.1038/s41586-025-08702-y
自然

水在疏水界面上的行为使科学家困惑了一个多世纪,涵盖了化学,生物学,材料科学,地质和工程。最近的发现,例如水微漏物的异常化学和接触电催化的化学,高光介绍了界面水的关键作用。

一项在自然界发表在自然界中的新研究可以解决无序的分子结构和超高的静电场(〜40–90 mV/cm)在油 - 水介质接口上,推翻了有关疏水表面的“惰性”性质的教科书假设,并打开了新的杂物,并打开了新的途径,以催化新的途径,以催化催化性,生物素,绿色能源,绿色和绿色能源。

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数十年来,总和频率(SFG)光谱学一直占据了界面水研究,但遭受了固有的局限性。现在,研究人员开创了一种新型方法:将高分辨率拉曼光谱与多元曲线分辨率(MCR)算法相结合。

通过隔离溶剂背景和溶质相关的(SC)光谱信号,并具有前所未有的信噪比,他们实现了油水乳液中界面层的第一个纳米级分辨率测量。

他们的关键发现包括以下内容:

    结构性障碍:3250cm⁻⁻的特征性OH-拉伸肩膀 - 四面体氢键网络的标志 - 在油滴界面上几乎消失了,表明结构障碍剧烈。分子动力学模拟显示约25%的界面水分子具有无基的“自由” OH基团,这与“冰样有序层”的经典预测相矛盾。
结构障碍: 超高电场 活动站点 催化含义 自由能量

更多信息:Lixue Shi等人,油滴界面的水结构和电场,自然(2025)。 doi:10.1038/s41586-025-08702-y

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