揭示铜硫酸界面原子尺度结构
材料科学
2026-05-12 v2
摘要
腐蚀源于发生在动态固液界面上的原子级反应，但由于无法在表征过程中保留瞬时界面状态，导致直接实验观察这些反应一直困难重重。为了完善腐蚀模型，必须发展能够在原子尺度上分析腐蚀界面的先进技术。近期在冷冻原子探针断层扫描（cryoAPT）中取得的进展，使我们能够对冻结的液体金属界面进行三维纳米尺度分析。然而，针对正在进行腐蚀的金属材料进行cryoAPT样品制备仍面临挑战。本研究引入一种利用局部液体电沉积（LEL）制造的微腐蚀细胞，通过将皮克升尺度的电解液封装在密封的金属微容器中，从而实现对液体金属反应的原子尺度捕获，并经由cryoAPT进行分析。该方法实现了腐蚀反应的三维、纳米尺度映射，同时具备空间、化学和时间分辨率。以铜暴露于加氧稀硫酸为模型体系，揭示了随温度和时间变化的界面演化，包括铜硫酸盐微团聚、在高温下增强的离子配对，以及常规表征方法难以触及的瞬时碳基界面复合物。除铜腐蚀外，本文所提出的微腐蚀细胞结构为探讨广泛材料液体体系中受限电化学和降解过程提供了一种策略，结合微加工与cryoAPT技术实现。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.25556,
title = {Revealing the Atomic-Scale Structure of the Copper Sulfuric Acid Interface},
author = {Lalith Kumar Bhaskar and Sung-Gyu Kang and Oliver R. Waszkiewicz and Finn Giuliani and Baptiste Gault and Mary P. Ryan and Roger C. Newman and Gerhard Dehm and Rajaprakash Ramachandramoorthy and Ayman A. El-Zoka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.25556},
year = {2026}
}