Første observation af, hvordan vandmolekyler bevæger sig nær en metalelektrode

Forskere ved University of California, Berkeley, har lavet den første direkte observation af, hvordan vandmolekyler bevæger sig nær en metalelektrode. Fundet, offentliggjort i tidsskriftet Nature, kan føre til nye måder at designe batterier og andre elektrokemiske enheder på.

Vand er et polært molekyle, hvilket betyder, at det har en positiv ende og en negativ ende. Når vandmolekyler er i nærheden af ​​en metalelektrode, tiltrækkes den positive ende af molekylet til den negative elektrode, mens den negative ende af molekylet frastødes. Dette skaber et lag af vandmolekyler, der er orienteret med deres positive ender pegende mod elektroden.

Tykkelsen af ​​dette lag af vandmolekyler er afgørende for ydeevnen af ​​elektrokemiske enheder. Hvis laget er for tykt, kan det strømme ion mellem elektroden og elektrolytten, hvilket kan reducere enhedens effektivitet. Hvis laget er for tyndt, kan det føre til korrosion af elektroden.

Forskerne brugte en teknik kaldet scanning tunneling microscopy (STM) til at afbilde vandmolekylerne nær en metalelektrode. STM er et kraftfuldt værktøj, der gør det muligt for forskere at se atomer og molekyler på overfladen af ​​et materiale.

Forskerne fandt ud af, at laget af vandmolekyler nær elektroden var omkring en nanometer tykt. Dette lag var tykkere, end forskerne havde forventet, og det tyder på, at vandmolekyler er stærkere tiltrukket af metalelektroder end hidtil antaget.

Fundet kan få konsekvenser for udformningen af ​​batterier og andre elektrokemiske enheder. Ved at forstå, hvordan vandmolekyler bevæger sig i nærheden af ​​metalelektroder, kan forskere muligvis designe enheder, der er mere effektive og længerevarende.