溶质诱导的分子尺度亲水性：疏水碳基表面上水盐溶液的分子级厚带电薄饼

我们在环境条件下利用原子力显微镜直接观测到了疏水石墨表面上的分子级厚水盐溶液薄饼 (pancakes)。这一观测表明盐溶液在石墨表面上具有意想不到的分子尺度亲水性，这与立在石墨表面上的液滴的宏观润湿性质不同。有趣的是，这些薄饼自发地表现出强烈的带正电行为。理论研究表明，这种带正电薄饼的形成归因于水溶液中的 Na+ 离子与石墨表面芳香环之间的阳离子-π (cation-{\pi}) 相互作用，促进了水分子与阳离子一起吸附到石墨表面上；即 Na+ 离子作为介质，一方面通过阳离子-π 相互作用吸附在石墨表面，另一方面在分子尺度上通过水合作用与水分子结合。这些发现表明，包括石墨烯、碳纳米管和生物炭在内的碳基石墨表面的实际相互作用可能与现有理论显著不同，并为控制表面润湿性、相互作用及相关物理、化学和生物过程提供了新见解。