北大副院长/「国家杰青」，携手MIT邵阳院士，新发Nature子刊！

电解液/电极界面上的水结构在决定电化学反应的选择性和动力学方面起着至关重要的作用。

尽管科研人员进行了大量的实验和理论研究，但金属表层离子特异性水结构的原子级细节仍不清楚。

基于此， 北京大学江颖教授（国家杰青获得者）/徐莉梅教授（北京大学物理学院副院长）/田野特聘研究员、麻省理工学院（MIT）邵阳院士 在国际顶级期刊 Nature Communications 发表题为《Effect of ion-specific water structures at metal surfaces on hydrogen production》的研究论文。

在这里，作者通过使用扫描隧道显微镜和非接触原子力显微镜，以原子分辨率可视化带电 Au(111) 表层上含有碱金属阳离子的水层。

研究结果表明，Li ⁺ 阳离子从表层升高，促进了Li ⁺ 阳离子和表层之间冰状水层的形成。相反，K ⁺ 和Cs ⁺ 阳离子与表层直接接触。

研究人员观察到水网络结构从 Li ⁺ 的六方排列转变为Cs ⁺ 的扭曲氢键构型。这些观察结果与表层增强红外吸收光谱数据一致，表明碱金属阳离子显著影响析氢反应动力学和效率。

本文的研究结果提供了对金属表层离子特异性水结构的见解，并强调了旁观离子在电化学过程中的关键作用。

图1：Cs ⁺ -水单层的原子结构

图2：Li ⁺ -水单层的原子结构

图3：界面结构

图4：HER动力学