H+质子由单个氢离子组成，是所有化学元素中最小和最轻的。这些质子天然存在于水中，其中一小部分H2O分子自发分离。它们在液体中的含量决定了溶液是酸性还是碱性。质子也极易移动，通过从一个水分子跳到另一个水分子而在水中移动。

水-固体界面的质子传输

这种运输过程在水体中的工作方式已得到相当了解。但是，固体表面的存在会极大地影响质子的行为，目前，科学家们几乎没有工具来测量水-固体界面上的这些运动。在这项新的研究中，EPFL工程学院(STI)的博士后研究员Jean Comtet提供了水与固体表面接触时质子行为的第一印象，下降到单分子分子的最终规模。质子和单电荷。他的发现发表在《自然纳米技术》杂志上揭示质子倾向于沿着这两种介质之间的界面移动。这项研究得益于巴黎高等师范学院(ENS)化学系研究人员的帮助，他们进行了模拟。

结晶缺陷

孔戴研究了水和氮化硼晶体之间的界面，氮化硼是一种非常光滑的材料。孔戴说：“晶体表面可能含有缺陷。”“我们发现这些缺陷充当了标记，当质子与它们结合时会发光。”使用超分辨率显微镜，他能够观察到这些荧光信号，并在10纳米左右的范围内测量缺陷的位置，这是非常高的精度。更有趣的是，该研究揭示了晶体缺陷活化方式的新见解。Comtet补充说：“我们观察到晶体表面上的缺陷在与水接触时会依次发光。””，产生可识别的途径。”

实验性重大突破

该研究的主要发现之一是质子倾向于沿着水-固体界面移动。孔戴解释说：“质子继续运动，但包裹着固体的表面。”“这就是为什么我们会看到这种模式。”EPFL纳米生物学实验室(LBEN)的教授Aleksandra Radenovic补充说：“这是一项重大的实验突破，使我们进一步了解了水中的电荷如何与固体表面相互作用。”

Comtet说：“在这种特定情况下，我们的观察结果可以轻松地推断到其他材料和环境中。”这些发现可能会在许多其他领域和学科中产生重要影响，从了解细胞膜界面的生物过程到设计更高效的过滤器和电池。