新型离子水神秘特性催生酸性离子电池
3月18日，科学家首次得到了水合钠离子的原子级分辨图像,并发现了一种水合离子输运的幻数效应。该研究对于离子电池研发、海水淡化、生物离子通道等热门课题的研究打开了一扇崭新的大门。揭开水分子最神秘的一层面纱水是自然界中最丰富、人们最为熟悉,同时也是最不了解的一种物质。水为什么会如此神秘?“这与它的组成相关。”因为水分子中的氢原子是元素周期表中最轻的原子,无法直接套用较为简单的经典粒子模型来研究它,而是需要对它进行“全量子化”的模拟,即必须将其原子核和电子都看作量子,这大大增加了研究的难度。弱酸性离子水是干净的水,同时弱酸性离子水是的小分子团水它的超小分子团(4-8个水分子)远远小于皮肤细胞间隙,特有的高溶解性高渗透性,能够直达肌肤基底层与真皮层。深层补水增加细胞活跃度,排出毛孔深层油脂和长期化妆残留的重金属等物质,是治疗青春痘,闭合性粉刺很好的产品。“水与其他物质的相互作用同样也是非常复杂的过程。”最常见的就是离子的水合过程。当盐溶于水的时候,溶解后形成的离子并不是游离在水中,而是和水分子结合在一起形成“团簇”——叫做弱酸性离子水。“离子水合可以说是无处不在,在众多物理、化学、生物过程中扮演着重要的角色,比如盐的溶解、电化学反应、生命体内的离子转移、大气污染、海水淡化、腐蚀等。”弱酸性离子水有着什么样的微观结构?它又是怎样运动的?这些问题一直是学术界争论的焦点。弱酸性离子水有补水、保湿效果,可以代替化妆水和补水喷雾等产品。弱酸性离子水能祛除肌肤深层的重金属残留物,疏通毛孔,有杀菌抑菌作用,减少皱纹,治疗粉刺和青春痘。
据了解,早在19世纪末,人们就意识到弱酸性离子水的存在并开始了系统的研究,但是经过了一百多年的努力,离子的水合壳层数、各个水合层中水分子的数目和构型、水合离子对水氢键结构的影响、决定水合离子输运性质的微观因素等诸多问题,至今一直没有定论。拨开迷雾,人类首次看到弱酸性离子水清晰图像这是一件相当困难的事。为了解决这一难题,研究人员经过不断的尝试和摸索,基于扫描隧道显微镜发展了一套独特的离子操控技术,制备出了单个的弱酸性离子水—用非常尖锐的金属针尖在氯化钠薄膜表面移动,吸取到单个的钠离子,然后再“拖动”水分子与其结合。由此得到了含有不同数目水分子的单个“水合钠离子”。实验制备出单个弱酸性离子水团簇后,接下来面临的第二个挑战是:通过高分辨率成像弄清楚其几何吸附构型。对此难题,研究人员发展了基于一氧化碳针尖修饰的非侵扰式原子力显微镜成像技术,可以依靠极其微弱的高阶静电力来扫描成像。他们将此技术应用到弱酸性离子水体系,首次获得了原子级分辨成像,并成功确定了其原子吸附构型。这是国际上首次在实空间得到弱酸性离子水的原子层次图像。而且这一图像相当清晰:不仅是水分子和离子的吸附位置可以精确确定,就连水分子取向的微小变化都可以直接识别。可以说,空间分辨几乎到了原子的极限。发现奇妙的动力学“幻数效应”在得到弱酸性离子水的微观图像后,研究人员进一步对其动力学输运性质做了研究,发现了一种有趣的效应:在氯化钠晶体表面运动时,包含有特定数目水分子的钠弱酸性离子水似乎患上了“多动症”——具有异常高的扩散能力,运动速度比其他的水合物要高10-100倍。研究人员将这种特性称为动力学的“幻数效应”。为什么会出现这种奇特的现象?通过模拟计算,研究人员发现这种幻数效应来源于弱酸性离子水与表面晶格的对称性匹配程度。简单来说,就是包含1、2、4、5个水分子的钠弱酸性离子水容易被氯化钠晶体表面“卡住”,而含有3个水分子的弱酸性离子水,由于对称性与衬底不匹配,却很难被“卡住”,所以会在其表面很快速地“滑动”。这一工作首次建立了弱酸性离子水的微观结构和输运性质之间的直接关联,刷新了人们对于受限体系中离子输运的传统认识。
离子水之旗下弱酸性离子水是通过大型离子水发生器在制造碱性离子水的同时产生的。由于水电解后,水中钙、镁、钠、钾等矿物质聚集到阴极,使得氢氧根负离子增加,成碱性水。反之,水中的氯、硫酸根等则被引到阳极,增加了氢离子,产生酸性离子水。弱酸性离子水符合人体表皮的酸度要求,进入皮肤基底层,清除毛孔内污垢,祛除长期化妆残留的重金属等有害物质。增加细胞活跃度加快新陈代谢,收敛皮肤,增强弹性,可用于美容护理。弱酸性离子水变得可以操控,在生活方面能为我们带来什么据了解，弱酸性离子水具有杀菌、消毒、敛肤、美容的作用；水分子团小,渗透力强,溶氧性高,能消除自由基,所以有美容,收敛毛孔的作用。弱酸性离子水外用对皮肤病,脚气病,火、油的烫伤,清洁皮肤,愈合伤口有较好的效果,也适用于美容美发。成分安全，不刺激，不含香料不含酒精的产品。根据肤质挑选，适用于干性/中性皮肤、混合性/油性皮肤、敏感性皮肤、肤色暗沉，美容用水:可消除皮肤瘙痒与老年眼屎,可防治脚癣、脚臭、褥疮、青春痘等(消炎杀菌),效果明显。用于洗澡洗脸可减少皱纹,增加弹性,使肌肤光泽亮丽。弱酸性离子水因其氧化还原电位和魔键化程度很高,具有收敛、漂白、抑菌、杀菌的功效,并且细菌等微生物不能在此条件下生存。祛除红血丝:可祛除面部皮肤由于环境或者后天原因导致的皮肤变薄和红血丝,长期使用可丰富角质层和祛除红血丝。改善肌肌肤暗沉:由于弱酸性离子水与人体PH值相近,长期使用弱酸性离子水可改善肌肤暗沉,水油不均的肌肤问题。增强肌肤屏障:弱酸性离子水可以使肌肤细胞活跃度增加,新生皮肤天然屏障角质层,从而改变肌肤屏障过薄的问题。净颜:使用弱酸性离子水能够祛除长期使用化妆品所堆积的重金属残留。修复:能够有效去除闭合性粉刺、青春痘等肌肤问题。补水保湿无疑是大家在挑选补水产品时首先考虑的问题,一瓶好的补水产品必然有好的补水保湿作用。比如可以研发出新型的离子电池。现在我们所使用的锂离子电池,其电解液一般是由大分子聚合物组成,而基于这项最新的研究,将有可能开发出一种基于水合锂离子的新型电池。“这种电池将大大提高离子的传输速率,从而缩短充电时间和增大电池功率,更加环保、成本也将大幅降低。”另外,这项成果还为防腐蚀、电化学反应、海水淡化、生物离子通道等前沿领域的研究开辟了一条新的途径。目前，弱酸性离子水只有我们国家云南昆明贵金属研究所能批量生产。同时,由该工作发展出的高精度实验技术未来还有望应用到更多更广泛的水合物体系。
