科研人員首次揭示氯化鈉原子級別溶解機制

來源：科技日報

科技日報記者 羅云鵬 通訊員 孟倩羽

記者3月23日獲悉， 深圳理工大學（籌）、中國科學院深圳先進技術研究院與韓國蔚山科學技術大學研究團隊合作，開發出一種“單離子控制技術”，首次在原子級別上觀察到了食鹽的溶解過程，并實現在原子級別控制食鹽（氯化鈉）的溶解過程。這一突破性發現不僅在理論意義上為理解溶液中帶電原子（離子）的行為提供了新的視角，還可能對電池、半導體等眾多應用領域新材料開發產生重要影響。相關研究成果發表在《自然·通訊》上。

鹽，作為我們日常生活中最常見的物質之一，其溶解過程看似簡單，但其背后的帶電離子的行為卻極為復雜。傳統的研究方法只能測量溶液中離子的平均特性，而無法精確觀察到單個離子的行為。

食鹽溶于水的圖像以及在原子層面上發生的單個離子溶解過程。科研團隊供圖

為解決這一難題，研究團隊在極低溫度（268.8℃）下，將單個水分子沉積在僅有2到3個原子厚度的薄鹽膜上，利用具有原子級分辨率的掃描隧道顯微鏡，實現精確控制水分子移動，并觀察到食鹽中單個氯離子的溶解過程。

研究人員發現，氯離子由于其較高的極化率，比鈉離子更容易與水分子發生反應，從而導致選擇性的溶解。這一發現不僅揭示了離子溶解的微觀機制，也為新型材料的設計提供了可能。

此外，研究團隊還通過系統的密度泛函計算解釋了水分子在氯化鈉表面溶解鈉離子和氯離子的動力學過程，獲得與實驗觀察一致結果。