石墨-水界面的关联埃级显微术与光谱学研究
化学物理
2025-06-12 v1
摘要
固-液界面的水对许多过程至关重要，涵盖从生物信号转导到膜分离和可再生能源转换。然而，在实际条件下（通常包括环境变化和表面电荷变化），界面水结构仍然难以捉摸。我们通过结合三维原子力显微镜和界面敏感拉曼光谱来原位表征石墨-水界面结构。通过对距石墨表面约2 nm范围内的空间液体密度图和振动峰值的关联分析，我们发现在开路电位下存在两种界面构型：一种是纯水表现出强氢键(HB)断裂效应的瞬态状态，另一种是烃类主导界面且周围水弱HB断裂的稳态状态。在足够负的电位下，两种状态都转变为一种以更宽分布的HB构型为特征的纯水稳定结构。我们的三态模型解决了许多关于界面水结构的长期争议。
引用
@article{arxiv.2506.09908,
title = {Correlative angstrom-scale microscopy and spectroscopy of graphite-water interfaces},
author = {Lalith Krishna Samanth Bonagiri and Diana M. Arvelo and Fujia Zhao and Jaehyeon Kim and Qian Ai and Shan Zhou and Kaustubh S. Panse and Ricardo Garcia and Yingjie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.09908},
year = {2025}
}