在自然科学中,溶剂化Solvation是普遍存在的现象。在宏观层面上,热力学和化学反应动力学可以很好地理解溶剂化。在原子水平上,溶剂化的主要步骤是:溶剂单个分子或原子与溶质分子或离子的吸引和结合。然而,目前从未实时观察到这些步骤。
今日,丹麦 奥胡斯大学(Universitas Arhusiensis)Simon H. Albrechtsen, Constant A. Schouder,Henrik Stapelfeldt等,在Nature上发文,报道了在液氦纳米液滴表面,实时创建了单个钠离子,并测量随时间变化时,连续附着到离子上的溶剂原子数量。研究发现,前五个氦原子的结合动力学,很好地用泊松过程来描述,结合速率为每皮秒2.0个原子。该速率与溶剂化过程的含时密度泛函理论模拟一致。此外,该项测量,还估计随时间变化时,从钠离子周围区域移除的能量,从而揭示了总溶剂化能量的一半,会在4皮秒后耗散。这种实验方法提供了新的可能性,以实现时间分辨测量离子溶剂化的基准理论模型和阳离子-分子复合物形成。Observing the primary steps of ion solvation in helium droplets. 图1:实验原理。
图2:在氦He液滴中,模拟钠离子Na+的溶剂化动力学。
图3:时间依赖Na+Hen离子产量和峰值时间。
图4:时间相关的Na+Hen分布,以及从Na+离子周围局部区域耗散的平均能量。
文献链接
Albrechtsen, S.H., Schouder, C.A., Viñas Muñoz, A. et al. Observing the primary steps of ion solvation in helium droplets. Nature 623, 319–323 (2023).
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06593-5
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06593-5声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!