水為什么會如此神秘?“這與它的組成相關(guān)?！?2020年3月我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(zhì),是治療青春痘,閉合性粉刺很好的產(chǎn)品。

“離子水合可以說是無處不在,在眾多物理、化學(xué)、生物過程中扮演著重要的角色,比如鹽的溶解、電化學(xué)反應(yīng)、生命體內(nèi)的離子轉(zhuǎn)移、大氣污染、海水淡化、腐蝕等?！?/p>

弱酸性離子水有著什么樣的微觀結(jié)構(gòu)?它又是怎樣運動的?這些問題一直是學(xué)術(shù)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(chǎn)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(jù)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(tǒng)的研究,但是經(jīng)過了一百多年的努力,離子的水合殼層數(shù)、各個水合層中水分子的數(shù)目和構(gòu)型、水合離子對水氫鍵結(jié)構(gòu)的影響、決定水合離子輸運性質(zhì)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(zhàn)是:通過高分辨率成像弄清楚其幾何吸附構(gòu)型。對此難題,研究人員發(fā)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(shù),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(shù)應(yīng)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(gòu)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(dāng)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?？梢哉f,空間分辨幾乎到了原子的極限。

發(fā)現(xiàn)奇妙的動力學(xué)“幻數(shù)效應(yīng)”

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(xué)輸運性質(zhì)做了研究,發(fā)現(xiàn)了一種有趣的效應(yīng):在氯化鈉晶體表面運動時,包含有特定數(shù)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(xué)的“幻數(shù)效應(yīng)”。

為什么會出現(xiàn)這種奇特的現(xiàn)象?通過模擬計算,研究人員發(fā)現(xiàn)這種幻數(shù)效應(yīng)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(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì)之間的直接關(guān)聯(lián),刷新了人們對于受限體系中離子輸運的傳統(tǒng)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(jù)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(fā)。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(huán)境或者后天原因?qū)е碌钠つw變薄和紅血絲,長期使用可豐富角質(zhì)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(zhì)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(fù):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(chǎn)品時首先考慮的問題,一瓶好的補水產(chǎn)品必然有好的補水保濕作用。

比如可以研發(fā)出新型的離子電池。現(xiàn)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(fā)出一種基于水合鋰離子的新型電池?！斑@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(huán)保、成本也將大幅降低?！?/p>

另外,這項成果還為防腐蝕、電化學(xué)反應(yīng)、海水淡化、生物離子通道等前沿領(lǐng)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(chǎn)。同時,由該工作發(fā)展出的高精度實驗技術(shù)未來還有望應(yīng)用到更多更廣泛的水合物體系。