?研究机构?:马克斯·普朗克学会、马克斯·普朗克聚合物研究所(MPI-P)、维也纳大学
?研究人员?:Mischa Bonn、Alessandro Greco等
?研究内容与成果?:
研究团队开发了一种基于超快激光的光学技术,首次直接观测液体中双电层(EDL)的纳米级动态形成过程。双电层是界面(如电池电极、生物细胞膜)附近正负电荷分离的关键结构,其形成速度直接影响储能设备充放电效率。
实验中,团队通过向水中添加酸生成H?O?离子,利用强红外激光脉冲加热界面并扰动双电层,随后通过延迟激光脉冲探测反射光信号,量化离子重新平衡的动力学。结合分子动力学模拟发现,?即使在高浓度离子条件下,双电层形成仍由电场主导?,且与经典理论预测高度吻合。
?创新与意义?:
突破传统电子测量技术的时间分辨率限制(亚皮秒级),首次揭示双电层形成的超快机制;验证现有理论模型在复杂体系(如生物膜、高浓度电解液)中的普适性;为优化储能设备(如超级电容器、锂离子电池)和生物能量转换系统提供新思路。该成果解决了长期困扰学界的高浓度离子体系双电层动力学争议,证明简单物理模型可描述复杂界面过程,为跨尺度界面研究开辟新途径。
原文链接:Alessandro Greco et al, Ultrafast aqueous electric double layer dynamics, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adu5781