研究人员用“温柔”的X射线剥离了另一层化学物质

科学家现在可以直接探测一个以前很难看到一层化学感谢一个独特的X射线工具包开发在能源部的伯克利劳伦斯国家实验室（伯克利实验室）。的X射线工具和技术可以扩展，研究人员说，为电池性能和腐蚀，广泛的化学反应，甚至是生物和环境的过程，依靠类似的化学提供新的见解。

伯克利实验室的伊森克拉姆林，与其他研究人员合作，发现在电池使用一个专门的X工具包在实验室的先进光源发展其他化学反应研究化学过程的一种新的方式，X射线源。该技术是在ALS的光束线9.3.1。（信用：Marilyn Chung /伯克利实验室）

在一个第一次的实验中，在伯克利实验室的先进光源，一个X射线源被称为同步，研究人员展示了这种新的，直接的方式来研究化学物质的活性中心的内部工作，被称为“电化学双电层”，形成的液体符合固体电解质（电解质）满足一个电极，例如（电池有两个电极：一个阳极和一个阴极）。

一个关键的突破，使新的实验是在剪裁的“温柔”x-rays-which有能量范围内调谐在典型的高能中间（或“硬”）、低（或“软”）在研究中使用的X射线聚焦化学样品的电化学系统的双层内。有关研究已于8月31日发表在自然通讯。

在双层上钻

在电池中，这种电化学双电层描述了带电的原子或分子在电池的流体中，并紧贴在电极的表面，因为它们相反的电荷的一个重要步骤，在电池操作和第二个和密切相关的区域的化学活性，受在电极的表面上的化学。在电池的双层内的电荷流动和转移的复杂的分子尺度舞蹈是它的功能的核心。

这程式化的表示形式显示一个双电层，固体/液体化学相互作用，如那些发生在电池的电极的心。在伯克利实验室的一个实验中使用X射线研究的双电层形成的正或负电荷的粒子（离子，如正负符号）的属性被绘制到一个黄金电极（左）。实验以中性吡嗪分子（深蓝色）悬浮在水性电解液，由氢氧化钾。研究人员精确测量由施加到电极上的电荷的变化引起的分子的电荷性质的变化，并在双层区域中的电解质的带电粒子浓度。（来源：Zosia rostomian /伯克利实验室）

最新的作品显示了这双电层的电“势”的变化。这可能是一种位置测量的电场对一个对象增加的潜力将在电荷朝着灯泡的发现的影响，流到一个较低的电位对灯泡供电后。

“能够直接探测任何属性的双电层是一个重大的进步，”Ethan Crumlin说，在伯克利实验室的ALS带领实验研究科学家。“基本上，我们现在有一个直接的地图，显示如何在双电层的变化的基础上调整的电极电荷和电解质浓度的潜力。独立的一个模型，我们可以直接看到这个它的字面上的系统的图片在那个时候。”

他补充说，“这将有助于我们的理论模型的指导，以及材料的设计和改进的电化学，环境，生物和化学系统的发展。”