Real-time tracking of ionic nano-domains under shear flow.
Real-time tracking of ionic nano-domains under shear flow.
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DOI：
10.1038/s41598-021-98137-y
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发表时间：
2021-10-01
影响因子：
4.6
通讯作者：
Voïtchovsky K
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cafolla C;Voïtchovsky K
从神经冲动的传导到太阳能电池中的电荷转移，离子在固液界面上的行为支撑着无数现象。在大多数情况下，离子不是作为孤立的实体运行，而是与相邻的离子和周围的溶液结合。在水溶液中，最近的研究表明，通过水介导的集群，但结果允许直接跟踪离子域与原子精度的存在组动力学是稀缺的。在这里，我们使用高速原子力显微镜跟踪Rb+，K+，Na+和Ca 2+纳米域的演变包含20至120个离子吸附在云母表面的水溶液中。该接口暴露于剪切流能够影响单离子和集群的横向运动。结果表明，当在组中时，金属离子倾向于以相对缓慢的动力学移动，正如可以从相关的组运动中预期的那样，单个离子在给定原子位置的平均停留时间尺度为~ 1-2 s。团簇的平均群速度取决于离子的电荷密度，并且可以用离子的水合状态来解释。流体的横向剪切流不足以解吸离子，但通过作用于靠近表面的离子而间接影响扩散动力学。这些结果提供了深入了解离子团簇的动力学时，吸附到一个浸没的固体剪切流。
The behaviour of ions at solid–liquid interfaces underpins countless phenomena, from the conduction of nervous impulses to charge transfer in solar cells. In most cases, ions do not operate as isolated entities, but in conjunction with neighbouring ions and the surrounding solution. In aqueous solutions, recent studies suggest the existence of group dynamics through water-mediated clusters but results allowing direct tracking of ionic domains with atomic precision are scarce. Here, we use high-speed atomic force microscopy to track the evolution of Rb+, K+, Na+ and Ca2+ nano-domains containing 20 to 120 ions adsorbed at the surface of mica in aqueous solution. The interface is exposed to a shear flow able to influence the lateral motion of single ions and clusters. The results show that, when in groups, metal ions tend to move with a relatively slow dynamics, as can be expected from a correlated group motion, with an average residence timescale of ~ 1–2 s for individual ions at a given atomic site. The average group velocity of the clusters depends on the ions’ charge density and can be explained by the ion’s hydration state. The lateral shear flow of the fluid is insufficient to desorb ions, but indirectly influences the diffusion dynamics by acting on ions in close vicinity to the surface. The results provide insights into the dynamics of ion clusters when adsorbed onto an immersed solid under shear flow.
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DOI：
10.1017/s1461145708009802
发表时间：
2009-07
期刊：
The international journal of neuropsychopharmacology
影响因子：
--
作者：
Bachmann RF;Wang Y;Yuan P;Zhou R;Li X;Alesci S;Du J;Manji HK
通讯作者：
Manji HK
影响因子：
3
作者：
Andreini, Claudia;Bertini, Ivano;Thornton, Janet M.
通讯作者：
Thornton, Janet M.
影响因子：
13.6
作者：
Cafolla, Clodomiro;Foster, William;Voitchovsky, Kislon
通讯作者：
Voitchovsky, Kislon
影响因子：
4.4
作者：
Kimura, Kenjiro;Ido, Shinichiro;Yamada, Hirofumi
通讯作者：
Yamada, Hirofumi
通过氧化石墨烯膜进行精确、超快的分子筛分
影响因子：
56.9
作者：
Joshi, R. K.;Carbone, P.;Nair, R. R.
通讯作者：
Nair, R. R.