当前位置:科学网首页 > 小柯机器人 >详情
单个纳米颗粒上离子迁移的瞬态等离子体成像和双层动力学研究
作者:小柯机器人 发布时间:2022/1/14 14:48:29

南京大学徐静娟团队报道了单个纳米颗粒上离子迁移的瞬态等离子体成像和双层动力学研究。相关研究成果于2022年1月10日发表在国际顶尖学术期刊《德国应用化学》。

单纳米颗粒电化学提供了整体系统之外的单个实体的电化学行为。由于反离子的积累,任何带电粒子-液体界面上都存在双电层(EDL),而直接测量界面离子迁移仍然是一个挑战。

该文中,基于等离子体激元的瞬态显微镜方法,时间分辨率为1-2μs,被证明可以直接跟踪单电荷纳米颗粒上的离子迁移动力学。研究人员发现,在纳米尺度和瞬态条件下,EDL的形成动力学可能与经典电阻-电容(RC)模型的预测有很大的偏差。在超快充电条件下,由于溶液中离子迁移速率的限制,EDL形成的实际时间尺度可能比RC模型的预测值慢5倍。然后,研究人员提出了一个新的理论模型来描述EDL形成的瞬态动力学。研究结果可能扩展人们目前对纳米电化学和瞬态电化学的认识。

附:英文原文

Title: Transient Plasmonic Imaging of Ion Migration on Single Nanoparticles and Insight for Double Layer Dynamics

Author: Lu-Xuan Wang, Miao Zhang, Chao Sun, Li-Xin Yin, Bin Kang, Hong-Yuan Chen, Jing-Juan Xu

Issue&Volume: 2022-01-10

Abstract: Single-nanoparticle electrochemistry offers electrochemical behaviors of individual entity beyond the ensemble system. An electric double layer (EDL) exists on any charged particle-liquid interface because of counter-ions accumulation, while direct measuring the interfacial ion migration remains a challenge.  Herein, a plasmonic-based transient microscopic method, with a temporal resolution of 1-2 μs, was demonstrated to directly track the ion migration dynamics on single charged nanoparticles. We found that the dynamics of EDL formation might deviate significantly from the prediction of classical resistance-capacitance (RC) model under nanoscale and transient conditions. Under ultrafast charging, due to the limit migration rate of ions in the solution, the actual time scale of the EDL formation could be up to 5 times slower than the predicted value from the RC model. We then proposed a new theoretical model to describe the transient dynamics of EDL formation. These results may expand our current knowledge about nano-electrochemistry and transient electrochemistry.

DOI: 10.1002/anie.202117177

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202117177

期刊信息

Angewandte Chemie:《德国应用化学》,创刊于1887年。隶属于德国化学会,最新IF:12.959
官方网址:https://onlinelibrary.wiley.com/journal/15213773
投稿链接:https://www.editorialmanager.com/anie/default.aspx