看免费一级片-看片地址-看全黄大片狐狸视频在线观看-看全色黄大色大片免费久久-亚洲性爱城-亚洲性夜

我國科學家首次獲取水合鈉離子原子級分辨圖像

2018-05-15 16:45:00 來源: 中新網

  圖為包含3個水分子的鈉離子水合物,其具有異常高的擴散能力。
  北大量子材料科學中心供圖

近日,北京大學物理學院量子材料科學中心江穎課題組、徐莉梅課題組、北京大學化學與分子工程學院高毅勤課題組與中國科學院/北京大學王恩哥課題組合作,繼2014年獲得世界首張亞分子級分辨的水分子圖像后,再次取得突破,首次得到了水合鈉離子的原子級分辨圖像,并發(fā)現了一種水合離子輸運的幻數效應。

該項研究成果于5月14日發(fā)表在國際頂級學術期刊《自然》上。

離子水合無處不在,在眾多物理、化學、生物過程中扮演著重要角色

水是自然界中存量最豐富、人們最為熟悉,同時可能也是最不了解的一種物質。水與其他物質的相互作用是一個非常復雜的過程。

中科院院士王恩哥說:“由于水是強極性分子,它作為溶劑能使很多鹽發(fā)生溶解,而且能與溶解的離子結合在一起形成團簇,此過程稱為離子水合,形成的離子水合團簇被稱為離子水合物。”

離子水合可以說是無處不在,在眾多物理、化學、生物過程中扮演著重要的角色,比如:鹽的溶解、電化學反應、生命體內的離子轉移、大氣污染、海水淡化、腐蝕等。

“由于離子與水之間的相互作用,離子不僅會影響水的氫鍵網絡構型,而且會影響水分子的各種動力學性質,比如:水分子的振動、轉動、擴散、質子轉移等。”北京大學物理學院量子材料科學中心江穎教授說:“反過來,水分子在離子周圍形成水合殼層,會對離子的電場產生屏蔽,并影響離子的動力學性質,比如:離子的輸運和傳導等。尤其是在受限體系(比如納米流體)中,由于尺寸效應,這種影響尤為明顯。”

離子水合物的微觀結構和動力學一直是學術界爭論的焦點。早在19世紀末,人們就意識到離子水合的存在并開始了系統(tǒng)的研究。雖然經過了100多年的努力,但離子的水合殼層數、各個水合層中水分子的數目和構型、水合離子對水氫鍵結構的影響、決定水合離子輸運性質的微觀因素等諸多問題,至今仍沒有定論。王恩哥說:“究其原因,關鍵在于缺乏單原子、單分子尺度的表征和調控手段,以及精準可靠的計算模擬方法。”

近年來,王恩哥、江穎等團隊發(fā)展了原子水平上的高分辨掃描探針技術和針對輕元素體系的全量子化計算方法,在水/冰的結構和動力學研究中得到了成功應用,刷新了人們對水和其他氫鍵體系的認知,這些工作為水合物的原子尺度研究打下了堅實的基礎。

如何獲得單個離子水合物并得到穩(wěn)定圖像,是研究離子水合物的兩大挑戰(zhàn)

要研究離子水合物的微觀結構和動力學行為,首先面臨的巨大挑戰(zhàn)是:如何在實驗上獲得單個離子水合物。

江穎說:“雖然得到離子水合物非常容易,比如把鹽倒入水中即可,但是這些離子水合物相互聚集、相互影響,水合結構也在不斷變化,不利于高分辨成像。所以,要得到適合掃描探針顯微鏡研究的單個離子水合物是一件非常困難的事。”

為了解決這一難題,研究人員發(fā)展了一套獨特的離子操控技術,來可控地制備單個離子水合物。

實驗制備出單個離子水合物后,接下來需要通過高分辨成像弄清楚其幾何吸附構型。然而,對離子水合物進行高分辨成像也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。江穎說:“由于離子水合物屬于弱鍵合體系,比水分子團簇更加脆弱,因此針尖很容易擾動離子水合物,從而無法得到穩(wěn)定的圖像。”

為了克服上述困難,研究人員發(fā)展了基于一氧化碳針尖修飾的非侵擾式原子力顯微鏡成像技術,可以依靠極其微弱的高階靜電力來掃描成像。他們將此技術應用到離子水合物體系,首次獲得了原子級分辨成像,并結合第一性原理計算和原子力圖像模擬,成功確定了其原子吸附構型。

江穎說:“從圖中我們可以看到,不僅是水分子和離子的吸附位置可以精確確定,就連水分子取向的微小變化都可以直接識別。這也是水合離子的概念提出100多年來,首次在實空間直接‘看到’水合離子的原子級圖像。”

研究人員通過非彈性電子激發(fā)控制單個水合離子在NaCl表面上的定向輸運,還發(fā)現了一種有趣的幻數效應:包含有特定數目水分子的鈉離子水合物具有異常高的擴散能力,遷移率比其他水合物要高1—2個量級,甚至遠高于體相離子的遷移率。

王恩哥說:“之后的第一性原理計算和分子動力學模擬結果表明,這一幻數效應來源于離子水合物與表面晶格的對稱性匹配程度,可以在很大一個溫度范圍內存在,包括室溫。此外,我們還發(fā)現這種動力學幻數效應具有一定的普適性,適用于相當一部分鹽離子體系。”

研究成果在離子電池、生物離子通道、海水淡化等相關應用領域具有重要意義

“水溶液中的離子輸運研究長期以來都是基于連續(xù)介質模型,而忽略了離子與水相互作用以及離子水合物和界面相互作用的微觀細節(jié)。這項研究首次建立了離子水合物的微觀結構和輸運性質之間的直接關聯(lián),刷新了人們對于受限體系中離子輸運的傳統(tǒng)認識。”王恩哥說。

該項研究的結果表明,可以通過改變表面晶格的對稱性和周期性來控制受限環(huán)境或納米流體中離子的輸運,從而達到選擇性增強或減弱某種離子輸運能力的目的,這對很多相關的應用領域都具有重要的潛在意義,比如:離子電池、防腐蝕、電化學反應、海水淡化、生物離子通道等。

江穎舉例說:“在海水淡化中,可以設計特定對稱性和周期的材料,利用幻數效應來提高離子的過濾效率和選擇性;在離子電池方面,可以通過對電極材料進行界面調控,提高離子的傳輸速率,從而縮短充電時間和增大電池功率。”

此外,此項研究發(fā)展的實驗技術也首次將水合相互作用的研究精度推向了原子層次,未來有望應用到更多更廣泛的水合物體系當中,開辟全新的研究領域。

此項成果得到了《自然》3個不同領域審稿人的一致好評,認為該工作“會馬上引起理論和應用表面科學領域的廣泛興趣”,“為在納米尺度控制表面上的水合離子輸運提供了新的途徑并可以拓展到其他水合體系”。

關鍵詞: 原子

精選 導讀

臺風“黑格比”對我國近海的影響趨于結束,中央氣象臺停止對

據中央氣象臺網站消息,今年第4號臺風黑格比已于昨天(5日)晚上11點鐘由熱帶風暴級減弱為熱帶低壓,并于今天(6日)凌晨3點鐘前后在朝鮮黃海南

發(fā)布時間: 2020-08-06 14:46
要聞   2020-08-06

河北公布今年普通高校招生各批各類錄取控制分數線

日前,經河北省招生委員會全體會議研究,確定了今年河北省普通高校招生各批各類錄取控制分數線。7月23日0時,考生可登錄河北省教育考試院網

發(fā)布時間: 2020-07-23 10:48
要聞   2020-07-23

低風險地區(qū)電影院可于7月20日有序恢復開放營業(yè)

中國國家電影局16日發(fā)布《關于在疫情防控常態(tài)化條件下有序推進電影院恢復開放的通知》稱,低風險地區(qū)在電影院各項防控措施有效落實到位的前

發(fā)布時間: 2020-07-17 10:05
要聞   2020-07-17

黃河正式進入汛期,小浪底水庫已按照要求降至汛限水位以下運

記者從水利部黃河水利委員會水旱災害防御局了解到,自7月1日起,黃河正式進入汛期,小浪底水庫已按照要求降至汛限水位以下運行。據介紹,黃

發(fā)布時間: 2020-07-16 14:33
要聞   2020-07-16

司法部2日發(fā)布2020年國家統(tǒng)一法律職業(yè)資格考試公告

司法部2日發(fā)布2020年國家統(tǒng)一法律職業(yè)資格考試公告,明確客觀題考試網上報名時間為7月28日至8月12日,考試時間為10月31日、11月1日;主觀題

發(fā)布時間: 2020-07-03 11:51
要聞   2020-07-03

熱點 推薦

“始于顏值,忠于性能”!智己L7成35萬以上累計交付破千最快

跨入8月以來,每一家新勢力車企都競相公布了7月份的銷量成績。作為造車領域的后起之秀,智己汽車在8月1日交出了出道以來的第一份成績單—累

發(fā)布時間: 2022-08-16 10:25
財經   2022-08-16

為什么說豪華純電車型中銷量最快破千的智己L7,是新勢力中的

油價高漲,電價穩(wěn)定,新能源汽車正在成為越來越多用戶買車的首選,不信看一下這組數字:7月,國內乘用車市場零售銷量181 8萬輛,同比增長20

發(fā)布時間: 2022-08-16 09:20
財經   2022-08-16

引領啤酒產業(yè)高端化發(fā)展,燕京啤酒將推出S12皮爾森

鮮啤2022的鮮爽勁兒還沒過,燕京啤酒又開始為新品上市鳴鑼!8月17日,賦予幸運之酒標簽的燕京高端啤酒新品——S12皮爾森將在天貓燕京啤酒官

發(fā)布時間: 2022-08-15 18:31
財經   2022-08-15

全國預制菜產業(yè)生態(tài)聯(lián)合體宣布成立 國家隊登場打造產業(yè)新生

全國預制菜產業(yè)生態(tài)聯(lián)合體近日宣布成立,這是目前我國預制菜領域國家隊的登場,將為近期風起云涌的我國預制菜產業(yè)生態(tài)注入全新力量,形成深

發(fā)布時間: 2022-08-15 17:28
財經   2022-08-15

新希望乳業(yè)連續(xù)三年獲評“卓越管理公司”打造可持續(xù)高質量發(fā)

8月12日,在聚力共拓,齊享未來——2022中國卓越管理公司頒獎典禮上,國內乳品鮮勢力的代表品牌新乳業(yè)再次站上領獎臺,作為唯一的中國乳品

發(fā)布時間: 2022-08-15 15:17
  2022-08-15

通達股份營收大漲背后:業(yè)務體系不斷突破 民航產品收入增長

近日,通達股份發(fā)布了2022年半年報,今年上半年,公司營收為26 13億元,同比增長167 77%;凈利潤為3409 62萬元,經營活動產生的現金流量凈

發(fā)布時間: 2022-08-15 11:05
  2022-08-15

駕控是我選擇智己L7的最大理由!但實際原因遠不止于此

以前總覺得,電動車沒有駕駛樂趣,但最近去試了熱銷的智己L7之后,我仿佛推開了新世界的大門!36萬的價格,就能有百萬級性能車同款的顏值、

發(fā)布時間: 2022-08-15 09:34
  2022-08-15

聚尚美第三屆形象美學行業(yè)盛會回顧:盛會雖已落幕,但美麗永

2022年8月13日,由聚尚美(北京)教育咨詢有限公司(以下簡稱:聚尚美)主辦的聚尚美第三屆形象美學行業(yè)盛會暨聚尚美成立15周年盛典,在深圳蛇口希

發(fā)布時間: 2022-08-14 12:33
  2022-08-14

遠東股份旗下京航安上半年在建工程項目69個,機場建設正處高

一座新機場,煥新一座城。機場已經成為集聚全球資源要素,帶動城市經濟發(fā)展的重要引擎。十四五時期,民航強國建設進行新階段,預計2022-202

發(fā)布時間: 2022-08-13 11:29
  2022-08-13

孫宇晨開啟“星辰大海” “借船出海”推廣太空旅行

2021年底,波場TRON創(chuàng)始人孫宇晨發(fā)布推文,稱自己正是美國藍色起源公司此前新謝潑德號首航艙位的贏拍者,并表示與藍色起源公司協(xié)商后,決定

發(fā)布時間: 2022-08-12 16:33
  2022-08-12

遠東股份延續(xù)高質量發(fā)展勢頭,營收凈利雙創(chuàng)新高

受益于今年強基建、新能源、電網投資等釋放的強需求,今年上半年遠東智慧能源有限公司(簡稱:遠東股份 股票代碼:600869)業(yè)績亮眼,根據10

發(fā)布時間: 2022-08-12 14:17
  2022-08-12

海外戶儲迎來黃金期,遠東股份智能電池業(yè)務展翼騰飛

10日晚間,遠東股份(600869)發(fā)布2022年半年報,上半年公司實現營收99 65億元,同比增長10 16%,歸母凈利潤3 48億元,同比增長15 27%,均創(chuàng)

發(fā)布時間: 2022-08-12 13:52
  2022-08-12

白云山大健康板塊發(fā)力,王老吉發(fā)布未來十年目標

作為中國最大制藥企業(yè)和最大中成藥生產基地,廣藥白云山的業(yè)務板塊分為大南藥(醫(yī)藥制造)、大健康、大商業(yè)(醫(yī)藥流通)、大醫(yī)療等四個部分

發(fā)布時間: 2022-08-11 15:02
  2022-08-11

遠東股份(600869):營收和凈利潤上半年均創(chuàng)新高,二季度歸

8月10日遠東股份(600869)發(fā)布2022年半年報,上半年公司克服疫情等外部環(huán)境影響,搶抓機遇,持續(xù)提升運營質量和效益,實現營收99 65億元,同

發(fā)布時間: 2022-08-10 18:40
  2022-08-10

遠東股份(600869):公募持續(xù)增持,海纜+戶儲業(yè)務有望快速

8月10日遠東股份(600869)發(fā)布2022年中報業(yè)績,報告顯示,在國內疫情多點頻發(fā),國際地緣政治沖突不斷加劇的大背景下,頭部企業(yè)競爭力充分顯

發(fā)布時間: 2022-08-10 18:38
  2022-08-10

TOPCon領漲光伏板塊,晶科能源解析N型爆發(fā)力

自七月以來,TOPCon概念在二級市場強勢增長,板塊指數累計漲幅超過20%,多支TOPCon概念股獲大批量資金注入,帶動產業(yè)并入高景氣賽道。TOPCo

發(fā)布時間: 2022-08-10 14:23
  2022-08-10

相比阿維塔11,極狐阿爾法S 全新HI版不僅先到,還更全能!

2022年8月8日,阿維塔11正式上市,作為三巨頭(長安汽車、寧德時代、華為)聯(lián)合打造的全新品牌和全新車型,阿維塔11從首次亮相到正式上市,

發(fā)布時間: 2022-08-10 10:12
  2022-08-10

*ST順利二股東彭聰提名6位董事候選人,部分人選任職資格值得

近期,青海國資以及其他幾位股東向*ST順利(000606)董事會發(fā)起提名議案,擬提名姜弘、楊曉燕、劉春斌三人擔任非獨立董事候選人,提名呂巍、

發(fā)布時間: 2022-08-10 09:40
  2022-08-10

順利辦股東彭聰提名董事名單公布,人員選擇發(fā)人深思

今日,*ST順利(000606)發(fā)布了關于二股東彭聰提名新董事候選人的最新公告。公告顯示,順利辦股東彭聰共計提名6名董事和獨立董事候選人,其中

發(fā)布時間: 2022-08-10 09:38
  2022-08-10

一切皆可盲盒:孫宇晨傳遞給商業(yè)太空旅游的機會

沒有更高的去處了。這是《進入空氣稀薄地帶》里的一句話。人類要達到地球的最高處,當屬登上珠穆朗瑪峰。而征服珠峰活動的商業(yè)化運營,則是

發(fā)布時間: 2022-08-09 16:07
  2022-08-09
主站蜘蛛池模板: 漂流教室在线观看 | 黄网免费观看 | 最近中文国语字幕在线播放视频 | 亚洲视频免费在线看 | 国产精品99久久免费观看 | 亚洲视频在线免费观看 | 91日韩欧美 | 免费一级大片儿 | 性色生活片免费放 | 欧美亚洲国产精品久久久久 | 日韩天堂 | 最近中文字幕免费在线看 | 中文字幕一区二区三区精品 | a一级毛片录像带 录像片 | 国产 日韩 欧美 综合 | 一级做a爰片久久毛片免费看 | 国产视频一区二区三区四区 | 成人a免费视频播放 | 手机看片高清日韩精品 | 成人在线视频网站 | 亚洲青青草 | 国产精品日本 | 免费视频你懂的 | 黄视频在线免费看 | 国产1页 | 影视先锋av资源噜噜 | 波多野结衣gvg | 欧美日韩在线视频免费完整 | 高清中文字幕免费观在线 | 欧美人与禽杂交大片 | 福利网址导航大全 | 亚洲国产m3u8在线观看 | 日本三级在在线观看 | 一级特黄特黄的大片免费 | 色噜噜狠狠色综合网图区 | 欧美中文字幕在线视频 | 国产一在线 | 日本三级3本三级带黄 | 国产精品99久久免费观看 | 日韩欧美一区在线观看 | 三区在线视频 |