H+質子由單個氫離子組成，是所有化學元素中最小和最輕的。這些質子天然存在于水中，其中一小部分H2O分子自發(fā)分離。它們在液體中的含量決定了溶液是酸性還是堿性。質子也極易移動，通過從一個水分子跳到另一個水分子而在水中移動。

水-固體界面的質子傳輸

這種運輸過程在水體中的工作方式已得到相當了解。但是，固體表面的存在會極大地影響質子的行為，目前，科學家們幾乎沒有工具來測量水-固體界面上的這些運動。在這項新的研究中，EPFL工程學院(STI)的博士后研究員Jean Comtet提供了水與固體表面接觸時質子行為的第一印象，下降到單分子分子的最終規(guī)模。質子和單電荷。他的發(fā)現發(fā)表在《自然納米技術》雜志上揭示質子傾向于沿著這兩種介質之間的界面移動。這項研究得益于巴黎高等師范學院(ENS)化學系研究人員的幫助，他們進行了模擬。

結晶缺陷

孔戴研究了水和氮化硼晶體之間的界面，氮化硼是一種非常光滑的材料?？状髡f：“晶體表面可能含有缺陷。”“我們發(fā)現這些缺陷充當了標記，當質子與它們結合時會發(fā)光。”使用超分辨率顯微鏡，他能夠觀察到這些熒光信號，并在10納米左右的范圍內測量缺陷的位置，這是非常高的精度。更有趣的是，該研究揭示了晶體缺陷活化方式的新見解。Comtet補充說：“我們觀察到晶體表面上的缺陷在與水接觸時會依次發(fā)光。””，產生可識別的途徑。”

實驗性重大突破

該研究的主要發(fā)現之一是質子傾向于沿著水-固體界面移動?？状鹘忉屨f：“質子繼續(xù)運動，但包裹著固體的表面。”“這就是為什么我們會看到這種模式。”EPFL納米生物學實驗室(LBEN)的教授Aleksandra Radenovic補充說：“這是一項重大的實驗突破，使我們進一步了解了水中的電荷如何與固體表面相互作用。”

Comtet說：“在這種特定情況下，我們的觀察結果可以輕松地推斷到其他材料和環(huán)境中。”這些發(fā)現可能會在許多其他領域和學科中產生重要影響，從了解細胞膜界面的生物過程到設計更高效的過濾器和電池。