离子表面活性剂-水界面内 Helmholtz 层中反离子结合的观察
光学
2025-10-23 v1 化学物理
摘要
理解特定离子在 inner Helmholtz 层中的吸附仍是电化学的核心问题，却难以通过实验获得。本文利用相位敏感的 sum-frequency 振动谱（PS-SFVS）直接量化反离子吸附，并提取其相关热力学参数。以 sodium dodecyl sulfate（SDS）作为模型离子表面活性剂，我们通过同时分析界面自由 OH 响应和扩散层 SF 信号，从而确定 Na+ 和 DS- 的表面密度，并由此推导出吸附热力学参数。随后我们构建了吸附相图，描绘了 Na+ 和 DS- 种类在 bulk NaCl 和 SDS 浓度函数下的紧凑层中的演化，揭示了表面离子配对的持续增长。DS-: Na+ 配对比例随 NaCl 浓度升高而逐渐下降，直至在亚饱和态下达到 2.8，此后在表面核化前达到峰值。这些结果表明 PS-SFVS 可作为定量探测 charged 界面上离子-官能团关联的手段，并揭示了反离子介导的界面有序形成的热力学机制，具有广泛的对电解质设计、生物膜稳定性以及软物质组装的意义。
引用
@article{arxiv.2510.19554,
title = {Observation of counterion binding in the inner Helmholtz layer at the ionic surfactant-water interface},
author = {Yuyang Peng and Feng Gu and Chuanshan Tian},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.19554},
year = {2025}
}