科研人员揭示食盐原子级别溶解机制

近日，深圳理工大学（筹）材能学院教授、中国科学院深圳先进技术研究院丁峰团队联合韩国蔚山科学技术大学新材料工程系教授Shin Hyung-jun研究团队开发了一种“单离子控制技术”，研究团队成功在原子级别上观察到食盐溶解过程，并实现了在原子级别控制氯化钠的溶解过程。相关研究成果发表在《自然—通讯》上。

盐，作为最常见的物质之一，其溶解过程背后，带电离子的行为却极为复杂。传统研究方法只能测量溶液中离子的平均特性，而无法精确观察到单个离子的行为。为了解决这一难题，研究团队在零下268.8摄氏度下，将单个水分子沉积在仅有2到3个原子厚度的薄盐膜上，利用具有原子级分辨率的扫描隧道显微镜精确控制水分子移动，观察到了食盐中单个氯离子的溶解过程。

丁峰介绍，理论计算与模拟对于理解发生在材料表面的动力学过程起到了关键作用。通过精确控制水分子的位置和移动，可以在钠离子和氯离子之间产生显著的相互作用差异。氯离子由于其较高的极化率，比钠离子更容易与水分子发生反应，从而导致选择性溶解。这一发现不仅揭示了离子溶解的微观机制，也为新型材料设计提供了可能。

据悉，这一突破性发现不仅在理论意义上为理解溶液中带电原子的行为提供了新的视角，还可能对电池、半导体等众多应用领域新材料开发产生重要影响。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-46704-y

食盐溶于水的图像以及在原子层面上发生的单个离子溶解过程 科研团队供图