- 弱酸性離子水有著什么樣的微觀結構?
- 2020年03月23日 來源：長春新聞網
提要：水為什么會如此神秘?“這與它的組成相關。”,2020年3月我國科學家發現因為水分子中的氫原子是元素周期表中最輕的原子,無法直接套用較為簡單的經典粒子模型來研究它,而是需要對它進行“全量子化”的模擬,即必須將其原子核和電子都看作量子,這大大增加了研究的難度。
水為什么會如此神秘?“這與它的組成相關。”,2020年3月我國科學家發現因為水分子中的氫原子是元素周期表中最輕的原子,無法直接套用較為簡單的經典粒子模型來研究它,而是需要對它進行“全量子化”的模擬,即必須將其原子核和電子都看作量子,這大大增加了研究的難度。弱酸性離子水是干凈的水,同時弱酸性離子水是的小分子團水它的超小分子團(4-8個水分子)遠遠小于皮膚細胞間隙,特有的高溶解性高滲透性,能夠直達肌膚基底層與真皮層。深層補水增加細胞活躍度,排出毛孔深層油脂和長期化妝殘留的重金屬等物質,是治療青春痘,閉合性粉刺很好的產品。
“離子水合可以說是無處不在,在眾多物理、化學、生物過程中扮演著重要的角色,比如鹽的溶解、電化學反應、生命體內的離子轉移、大氣污染、海水淡化、腐蝕等。”
弱酸性離子水有著什么樣的微觀結構?它又是怎樣運動的?這些問題一直是學術界爭論的焦點。弱酸性離子水有補水、保濕效果,可以代替化妝水和補水噴霧等產品。弱酸性離子水能祛除肌膚深層的重金屬殘留物,疏通毛孔,有殺菌抑菌作用,減少皺紋,治療粉刺和青春痘。據了解,早在19世紀末,人們就意識到弱酸性離子水的存在并開始了系統的研究,但是經過了一百多年的努力,離子的水合殼層數、各個水合層中水分子的數目和構型、水合離子對水氫鍵結構的影響、決定水合離子輸運性質的微觀因素等諸多問題,至今一直沒有定論。
撥開迷霧,人類首次看到弱酸性離子水清晰圖像
實驗制備出單個弱酸性離子水團簇后,接下來面臨的第二個挑戰是:通過高分辨率成像弄清楚其幾何吸附構型。對此難題,研究人員發展了基于一氧化碳針尖修飾的非侵擾式原子力顯微鏡成像技術,可以依靠極其微弱的高階靜電力來掃描成像。他們將此技術應用到弱酸性離子水體系,首次獲得了原子級分辨成像,并成功確定了其原子吸附構型。
這是國際上首次在實空間得到弱酸性離子水的原子層次圖像。而且這一圖像相當清晰:不僅是水分子和離子的吸附位置可以精確確定,就連水分子取向的微小變化都可以直接識別。可以說,空間分辨幾乎到了原子的極限。
發現奇妙的動力學“幻數效應”
在得到弱酸性離子水的微觀圖像后,研究人員進一步對其動力學輸運性質做了研究,發現了一種有趣的效應:在氯化鈉晶體表面運動時,包含有特定數目水分子的鈉弱酸性離子水似乎患上了“多動癥”——具有異常高的擴散能力,運動速度比其他的水合物要高10-100倍。研究人員將這種特性稱為動力學的“幻數效應”。
為什么會出現這種奇特的現象?通過模擬計算,研究人員發現這種幻數效應來源于弱酸性離子水與表面晶格的對稱性匹配程度。簡單來說,就是包含1、2、4、5個水分子的鈉弱酸性離子水容易被氯化鈉晶體表面“卡住”,而含有3個水分子的弱酸性離子水,由于對稱性與襯底不匹配,卻很難被“卡住”,所以會在其表面很快速地“滑動”。這一工作首次建立了弱酸性離子水的微觀結構和輸運性質之間的直接關聯,刷新了人們對于受限體系中離子輸運的傳統認識。
弱酸性離子水變得可以操控,在生活方面能為我們帶來什么
據了解,弱酸性離子水具有殺菌、消毒、斂膚、美容的作用;水分子團小,滲透力強,溶氧性高,能消除自由基,所以有美容,收斂毛孔的作用。弱酸性離子水外用對皮膚病,腳氣病,火、油的燙傷,清潔皮膚,愈合傷口有較好的效果,也適用于美容美發。美容用水:可消除皮膚瘙癢與老年眼屎,可防治腳癬、腳臭、褥瘡、青春痘等(消炎殺菌),效果明顯。用于洗澡洗臉可減少皺紋,增加彈性,使肌膚光澤亮麗。弱酸性離子水因其氧化還原電位和魔鍵化程度很高,具有收斂、漂白、抑菌、殺菌的功效,并且細菌等微生物不能在此條件下生存。祛除紅血絲:可祛除面部皮膚由于環境或者后天原因導致的皮膚變薄和紅血絲,長期使用可豐富角質層和祛除紅血絲。改善肌肌膚暗沉:由于弱酸性離子水與人體PH值相近,長期使用弱酸性離子水可改善肌膚暗沉,水油不均的肌膚問題。增強肌膚屏障:弱酸性離子水可以使肌膚細胞活躍度增加,新生皮膚天然屏障角質層,從而改變肌膚屏障過薄的問題。凈顏:使用弱酸性離子水能夠祛除長期使用化妝品所堆積的重金屬殘留。修復:能夠有效去除閉合性粉刺、青春痘等肌膚問題。補水保濕無疑是大家在挑選補水產品時首先考慮的問題,一瓶好的補水產品必然有好的補水保濕作用。
比如可以研發出新型的離子電池。現在我們所使用的鋰離子電池,其電解液一般是由大分子聚合物組成,而基于這項最新的研究,將有可能開發出一種基于水合鋰離子的新型電池。“這種電池將大大提高離子的傳輸速率,從而縮短充電時間和增大電池功率,更加環保、成本也將大幅降低。”
另外,這項成果還為防腐蝕、電化學反應、海水淡化、生物離子通道等前沿領域的研究開辟了一條新的途徑。目前,弱酸性離子水只有我們國家云南昆明貴金屬研究所能批量生產。同時,由該工作發展出的高精度實驗技術未來還有望應用到更多更廣泛的水合物體系。
