洛桑联邦理工学院 学分:自然纳米技术2020
氢离子由一个氢离子组成，是所有化学元素中最小最轻的
这些质子天然存在于水中，其中一小部分H2O分子自发分离
它们在液体中的含量决定了溶液是酸性还是碱性
质子也具有极强的移动性，通过从一个水分子跳到另一个水分子而在水中移动
水-固体界面的质子传输 这种运输过程在水体中的工作方式相对来说是很好理解的
但是固体表面的存在会极大地影响质子的行为，科学家们目前还没有工具来测量水-固体界面上的这些运动
在这项新的研究中，EPFL工程学院的博士后研究员让·康泰特首次提供了当水与固体表面接触时质子行为的一瞥，一直到单个质子和单个电荷的终极尺度
他的发现发表在《自然纳米技术》杂志上，揭示了质子倾向于沿着这两种介质之间的界面移动
这项研究得益于巴黎高等师范学校化学系研究人员的帮助，他们进行了模拟实验
晶体缺陷 康泰特研究了水和氮化硼晶体之间的界面，氮化硼是一种非常光滑的材料
“晶体的表面可能含有缺陷，”康泰特说
“我们发现这些缺陷起着标记的作用，当一个质子与它们结合时会重新发射光
“通过使用超分辨率显微镜，他能够观察到这些荧光信号，并测量出缺陷的位置，误差在10纳米左右——精确度高得令人难以置信
更有趣的是，这项研究揭示了晶体缺陷激活方式的新见解
“我们观察到当晶体与水接触时，晶体表面的缺陷会一个接一个地发光，”康泰特补充道
“我们意识到这种发光模式是由单个质子从一个缺陷跳到另一个缺陷产生的，产生了一条可识别的路径
" 一项重大的实验突破 这项研究的关键发现之一是质子倾向于沿着水-固体界面移动
“质子继续运动，但是紧紧贴着固体表面，”康泰特解释道
“这就是为什么我们看到这些类型的模式
EPFL纳米生物学实验室的教授亚历山大·拉德诺维克补充道:“这是一个重大的实验突破，它加深了我们对水中电荷如何与固体表面相互作用的理解。”
" “我们的观察，在这种特定的背景下，可以很容易地推断出其他材料和环境，”康泰特说
“这些发现可能对许多其他领域和学科产生重要影响，从了解细胞膜界面的生物过程到设计更高效的过滤器和电池
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