質(zhì)子傳輸對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、表面催化和質(zhì)子交換燃料電池等領(lǐng)域都具有重要意義。傳統(tǒng)的質(zhì)子傳輸測(cè)量方法主要是電化學(xué)電導(dǎo)率法，但此方法不能在納米尺度上直接可視化質(zhì)子的傳輸路徑。發(fā)展新的時(shí)空分辨技術(shù)解析質(zhì)子傳輸過程是非常必要的。
近日，浙江大學(xué)馮建東團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型質(zhì)子傳輸成像方法，提供了在光學(xué)空間分辨和毫秒時(shí)間分辨下可以同時(shí)捕獲質(zhì)子傳輸?shù)穆窂胶蛣?dòng)力學(xué)過程的一項(xiàng)研究工具。
作者首先建立了一種基于熒光識(shí)別質(zhì)子對(duì)其進(jìn)行空間成像的方法并在成熟的納米孔離子傳輸體系系統(tǒng)性論證了該方法可用于質(zhì)子傳輸成像。此外，作者還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象：在施加負(fù)向電壓時(shí)，熒光信號(hào)并沒有消失，而是的隨著負(fù)向電壓增大而沿著橫向傳輸。 為了進(jìn)一步探究上述現(xiàn)象，作者使用FIB技術(shù)在薄膜上直接制備出質(zhì)子親水性傳輸界面，實(shí)現(xiàn)了在不同路徑圖案上質(zhì)子傳輸?shù)膭?dòng)態(tài)光學(xué)成像。產(chǎn)生這奇特現(xiàn)象的原因是當(dāng)施加負(fù)向電壓時(shí)，電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)trans端的質(zhì)子向納米孔處遷移，隨著負(fù)壓越大過剩質(zhì)子無法立即離開納米孔而在孔周圍聚集并沿著親水性圖案結(jié)構(gòu)發(fā)生橫向傳輸，圖案被點(diǎn)亮。質(zhì)子沿膜橫向傳輸是電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)質(zhì)子發(fā)生遷移、聚集和擴(kuò)散等因素的綜合結(jié)果。 除了以空間分辨率顯示質(zhì)子傳輸?shù)穆窂酵?，光學(xué)方法還提供了毫秒時(shí)間分辨率來研究質(zhì)子傳輸?shù)膭?dòng)力學(xué)過程。利用文獻(xiàn)中的質(zhì)子傳輸動(dòng)力學(xué)理論模型，作者進(jìn)行了進(jìn)一步的動(dòng)力學(xué)分析，得到了相關(guān)動(dòng)力學(xué)信息。該方法可為研究質(zhì)子傳輸現(xiàn)象提供一種時(shí)空分辨的工具。 論文信息： Dynamic optical visualization of proton transport pathways at water-solid interfaces Jinmei Yang,Yuxian Lu,Lei Jin,Chunxiao Zhao,Yuang Chen,Yang Xu,Fanfan Chen,Jiandong Feng 文章第一作者是浙江大學(xué)的博士后楊金梅和盧禹先。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202112150
