Los iones ajustan la estructura del agua interfacial y modulan las interacciones hidrofóbicas en las superficies de...

Área de la Ciencia:

• Química Física
• Ciencias de la superficie
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• La capa doble eléctrica (EDL) rige las propiedades interfaciales, pero su estructura y dinámica de la capa de popa son complejas.
• Los modelos existentes como el de Gouy-Chapman-Stern carecen de detalles a nivel molecular sobre las interacciones de iones con la superficie.
• La comprensión de los efectos iónicos en el agua interfacial es crucial para la reactividad química.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar el impacto a nivel molecular de los iones en la estructura y la dinámica de la EDL.
• Investigar cómo los iones adsorbidos modifican la interfaz entre sílice y agua.
• Establecer un método espectroscópico para sondear los efectos iónicos en las interfaces.

Principales métodos:

• Espectroscopia combinada de generación de frecuencia de suma vibratoria con resolución temporal (TR-vSFG).
• Simulaciones de dinámica molecular basadas en DFT (AIMD/DFT-MD) desde el principio.
• Análisis de las vidas vibratorias (T1) de los modos de estiramiento interfacial O-H.

Principales resultados:

• Los iones adsorbidos por la esfera interna cambian la capa de popa de las interacciones agua-superficie a agua-agua.
• Un paisaje de coordinación de agua inhomogéneo se transforma en una red homogénea de enlaces de hidrógeno 2D (2D-HB).
• La adsorción iónica disminuye el tiempo de vida vibratorio (T1) de los modos O-H interfaciales de ~ 600 fs a ~ 250 fs.

Conclusiones:

• La adsorción iónica induce la hidrofobidad superficial mediante la promoción de una red de agua 2D-HB.
• Las simulaciones TR-vSFG y DFT-MD proporcionan una sonda cuantitativa para los efectos cosmotrópicos / caotrópicos de iones.
• Este enfoque revela cambios inducidos por iones en la hidrofobidad superficial en las interfaces acuosas.