Впервые наблюдается гигантское изменение заряда: замкнутые жидкости вызывают новые электростатические явления.

Результаты, опубликованные на этой неделе в «Журнале химической физики» от AIP Publishing, впервые подтверждают гигантское изменение заряда на поверхности, контактирующей с раствором трехвалентного электролита. В отличие от предыдущих наблюдений, для этого не требовалось сильно заряженной поверхности.Исследователи, Чжи-Юн Ван из Технологического университета Чунцина в Китае и Цзяньчжун Ву из Калифорнийского университета в Риверсайде, обнаружили, что диэлектрический отклик растворителя усиливает корреляцию многовалентных ионов с противоположно заряженными поверхностными группами.

Это облегчает образование межфазных связей противоположных зарядов, называемых парами Бьеррума, и приводит к наблюдаемому гигантскому перезаряду.«Предыдущие теоретические исследования не дали надежного описания межфазного поведения ионов в системах такого типа», — сказал Ван. Например, в литературе нет единого мнения о том, какой тип взаимодействия доминирует при избыточной адсорбции многовалентных противоионов на заряженной границе раздела.Настоящее исследование учитывает комбинированные эффекты дискретных поверхностных зарядов, исключенного ионами объема, гофрирования поверхности и пространственного изменения диэлектрического отклика.

Последнему было разрешено варьироваться, поскольку диэлектрическая проницаемость и динамика заряда воды в нанопорах, например в ионных каналах в клеточных мембранах, могут резко отличаться от диэлектрической проницаемости и динамики заряда воды в объемной воде.По всем этим причинам исследователи внимательно изучили диэлектрический отклик ограниченных электролитов в реалистичной модельной системе.

Это привело к их описанным здесь наблюдениям. Одна из причин, по которой предыдущие исследования упустили наблюдаемое явление гигантского переворота заряда, сказал Ван, заключается в том, что не учитывалась изначально неоднородная, неоднородная природа поверхностного заряда. В текущем исследовании они показали, что неоднородность поверхностного заряда и диэлектрический отклик растворителя не являются двумя отдельными проблемами, а должны рассматриваться вместе. В частности, четкое понимание роли, которую играют заряды изображения, необходимо для достижения последовательной интерпретации экспериментальных результатов.

Эти наблюдения показывают, что общепринятое предположение об однородной плотности поверхностного заряда сомнительно в присутствии многовалентных ионов. Такое предположение не обеспечивает точного представления межфазной структуры и, по-видимому, упускает из виду важные физические аспекты, которые возникают в замкнутых пространствах, таких как те, которые распространены в биологических системах.Авторы планируют расширить свое исследование, чтобы изучить другие смешанные растворы электролитов, контактирующие с изогнутыми или неровными поверхностями.

Кроме того, необходимы дополнительные исследования для учета локальных диэлектрических неоднородностей вблизи заряженных поверхностей, которые выходят за рамки традиционных моделей.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *