http://www.physorg.com/news/2011-05-electrical-properties.html
May 18, 2011
由於 Pacific Northwest 國家實驗室（PNNL）以及 LLNL 科學家的努力，一個關於水表面電氣特性的老問題已被解決了。衝突之所以出現是因為進行二種測量後，對於水表面發生什麼事，竟得到二種截然不同的解釋。該團隊證明，透過仔細的分析，這些測量並沒有錯，而是水中電子的行為對某種測量的影響比另一種大。對於不同的測量方法，該團隊的結果提供一致性的詮釋且榮登 The Journal of Physical Chemistry B 的封面。
"這可能改變我們對於水的想法，" Dr. Gregory Schenter 表示，PNNL 的化學物理學家，他參與這項研究。
雖然絕大多數的人不會想到水具有電氣特性，不過當設計有別於今日石化燃料的替代者時（水經常是轉換的一部分），電子在這種普遍存在的液體中的行為與運動，將會參與其中。在分子、離子與其他化學化合物如何運動以及表現的理解與控制上，存在於水（那是一種簡單的 V 形分子，由二個氫原子以及一個氧原子構成）中的「電力（electrical forces）」是關鍵。例如，對於將農業廢棄物轉化成生物燃料來說，了解水是必要的。此外，水的行為會影響來自太陽能電池、風力渦輪以及其他再生能源的儲能研究，在能源策略的設計上容許更多彈性。
在化學裡，使氫原子帶一個正電，使氧原子帶一個負電的簡單方法可以很強大。當理解在水中到處移動分子的「力」時，這種簡單模型有效。在其他情況下，則沒效。
以某些儀器進行測量時，這種簡單模型能與實驗結果非常吻合。不過當使用其他技術時，此模型與所測得的卻非常不一樣。 PNNL 與 LLNL 的理論化學家率先了解發生了什麼事。
他們發現要測量發生在分子層級的電氣特性時，在此長度的尺度是數十億分之一公尺，這些模型需要考慮質子在原子核內而電子則到處都是。
"總歸一句話：了解你在分子何處進行測量，" Dr. Shawn Kathmann 說，PNNL 的化學物理學家，他參與此研究。
事物的複雜描述，那被稱為從頭開始的電性結構計算（ab initio electronic structure calculations），聚焦在確認電子位置上，而電子全像術實驗證明，衝突起因於你在分子何處測量表面電位（surface potential）。如果你正好在質子旁邊測定表面電位，你得到一種答案。如果你在分子之間的空隙測定電位，你得到不同的答案。最後，如果你靠近電子進行測量，你依然會得到另一種答案。
"當你適當地處理電子與質子，你會得到更精確的結果，" Kathmann 說。
這項研究是 PNNL 進行中計畫的一部分，該計畫要從根本上理解水與其他分子中的「力」。其目標是努力推進現有關於離子與界面的知識邊疆。該團隊目前正開發模型，那能更精確地以及更適當地重現電子。他們也努力要分離出電子在界面上驅動事物的效應，以及在水溶性電解質（aqueous electrolytes）內的電應力（electrical stresses）。
※ 相關報導：
＊ Understanding the Surface Potential of Water
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp1116036
Shawn M. Kathmann, I-Feng William Kuo, Christopher J. Mundy,＊ 使水輕易裂解的鈷晶體
and Gregory K. Schenter
J. Phys. Chem. B, 2011, 115 (15), pp 4369–4377
doi: 10.1021/jp1116036
＊ 如何分解水分子？
＊ 奈米碳管與水的新研究影響廣泛
＊ 電子的微波引導
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