（彼得·博克兰特/iStock/盖蒂图片社）

随着分析方法变得越来越复杂，现有的科学模型不断被重新审视。最近受到审查的是分子在一定体积的盐水表面的组织方式。

英国剑桥大学和德国马克斯普朗克聚合物研究所的研究人员发现，带电粒子或离子并不像以前认为的那样在溶液表面活跃——相反，它们位于地下层。

剑桥大学的一份新闻稿解释说，这一发现将需要重新绘制教科书模型。

“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，并且富含离子的亚表面决定了界面的组织方式，”剑桥大学的理论化学家Yair Litman说。

现有模型的所有阳离子或所有阴离子都指向表面“向上”，形成所谓的双电层的顶层，如上面的下图和上图所示。 （Litman 等人，Nature Chemistry，2024 年）

为了做出他们的发现，该团队使用了一种称为振动和频生成（VSFG）的激光辐射技术的升级版本，该技术以令人印象深刻的精度测量最小尺度的分子振动。

与由神经网络驱动的模型一起，这种改进的技术意味着研究人员能够看到表面的离子是带正电的（阳离子）还是带负电的（阴离子）。

除了检测离子的地下层外，这项新研究还表明，这些离子可以在上下方向上取向 - 指的是分子的实际物理排列 - 而不仅仅是一个方向。

“在最上面有几层纯净水，然后是富含离子的层，最后是散装盐溶液，”利特曼说。

氯化钠溶液中液体/空气界面的图形表示。（亚伊尔·利特曼）

简单来说，该实验揭示了大多数简单的液体电解质溶液的边界发生了什么。分子排列决定了它们将如何与周围的事物发生反应。

对这些层及其排列的透彻了解可以为各种其他模型提供信息，例如我们拥有的海洋表面模型，这对于预测气候变化对大气的影响至关重要。

除了增强我们对周围世界的理解外，研究人员还认为，他们的工作还有助于开发任何必须将固体和液体结合在一起的技术，包括电池。

“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，”马克斯普朗克聚合物研究所的分子物理学家Mischa Bonn说。

“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。