科研人员首次揭示氯化钠原子级别溶解机制

科技日报记者 罗云鹏 通讯员 孟倩羽

记者3月23日获悉， 深圳理工大学（筹）、中国科学院深圳先进技术研究院与韩国蔚山科学技术大学研究团队合作，开发出一种“单离子控制技术”，首次在原子级别上观察到了食盐的溶解过程，并实现在原子级别控制食盐（氯化钠）的溶解过程。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（离子）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。相关研究成果发表在《自然·通讯》上。

盐，作为我们日常生活中最常见的物质之一，其溶解过程看似简单，但其背后的带电离子的行为却极为复杂。传统的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。

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

为解决这一难题，研究团队在极低温度（-268.8℃）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，实现精确控制水分子移动，并观察到食盐中单个氯离子的溶解过程。

研究人员发现，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，从而导致选择性的溶解。这一发现不仅揭示了离子溶解的微观机制，也为新型材料的设计提供了可能。

此外，研究团队还通过系统的密度泛函计算解释了水分子在氯化钠表面溶解钠离子和氯离子的动力学过程，获得与实验观察一致结果。

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