研究人员推翻了水分子在盐水表面行为的传统模型，揭示了离子分布和取向的新见解。这一突破是通过先进技术实现的，对气候科学和技术具有重大意义。
突破性的研究表明，盐水表面的水分子的行为与以前认为的不同，为环境科学和技术提供了新的视角。
在一组研究人员发现盐水表面的水分子的组织方式与以前认为的不同之后，教科书模型将需要重新绘制。
许多与气候和环境过程有关的重要反应都发生在水分子与空气的界面上。例如，海水的蒸发在大气化学和气候科学中起着重要作用。了解这些反应对于减轻人类对地球的影响至关重要。
离子在空气和水界面的分布会影响大气过程。然而，迄今为止，对这些重要界面的微观反应的精确理解一直存在激烈的争论。
创新研究技术
在今天（1月15日）发表在《自然化学》杂志上的一篇论文中，来自剑桥大学和德国马克斯普朗克聚合物研究所的研究人员表明，大多数盐水溶液（称为电解质溶液）表面的离子和水分子的组织方式与传统上理解的完全不同。这可能会导致更好的大气化学模型和其他应用。
研究人员着手研究水分子如何受到空气和水相遇点上离子分布的影响。传统上，这是通过一种称为振动和频率生成 （VSFG） 的技术完成的。通过这种激光辐射技术，可以直接在这些关键界面上测量分子振动。然而，尽管可以测量信号的强度，但该技术不能测量信号是正的还是负的，这使得过去很难解释结果。此外，仅使用实验数据可能会给出模棱两可的结果。
该团队通过利用一种更复杂的VSFG形式（称为外差检测（HD）-VSFG）来研究不同的电解质溶液，从而克服了这些挑战。然后，他们开发了先进的计算机模型来模拟不同场景下的接口。
革新传统模式
综合结果表明，带正电的离子（称为阳离子）和带负电的离子（称为阴离子）都从水/空气界面中耗尽。简单电解质的阳离子和阴离子在向上和向下方向上取向水分子。这与教科书模型相反，教科书模型教导离子形成双电层，并且仅在一个方向上定向水分子。
来自优素福·哈米德化学系的共同第一作者Yair Litman博士说：“我们的工作表明，简单电解质溶液的表面具有与以前认为的不同离子分布，并且富含离子的地下决定了界面的组织方式：在最顶部有几层纯水，然后是富含离子的层， 最后是散装盐溶液。
共同第一作者、马克斯·普朗克研究所的Kuo-Yang Chiang博士说：“这篇论文表明，将高水平HD-VSFG与模拟相结合是一种非常宝贵的工具，将有助于对液体界面的分子水平理解。
马克斯·普朗克研究所分子光谱学系主任Mischa Bonn教授补充说：“这些类型的界面在地球上无处不在，因此研究它们不仅有助于我们的基本理解，还可以带来更好的设备和技术。我们正在应用这些相同的方法来研究固/液界面，这可能在电池和储能方面有潜在的应用。
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