电解液/电极界面水分子的结构在电化学反应的选择性和动力学方面起着至关重要的作用。虽然人们进行大量的实验和理论研究，但是目前对于金属表面离子特异性水结构的原子尺度并不清楚。

有鉴于此，北京大学江颖教授、徐莉梅教授、Ye Tian、麻省理工学院邵阳教授等使用扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜进行表征，实现了对带电Au(111)表面以原子分辨率对表面的含有碱金属阳离子水分子层进行表征。

本文要点

（1）

表征结果说明，Li⁺阳离子从表面升高，促进了Li⁺阳离子和表面之间形成冰状水层。相比K⁺和Cs⁺阳离子与表面直接接触。观测发现，水网络结构从Li⁺的六边形排列转变为Cs⁺的扭曲氢键结构。

（2）

观察结果与表面增强红外吸收光谱数据一致，这个研究结果说明了碱金属阳离子显著影响HER反应动力学和反应效率。这项研究为金属表面离子特异性水结构提供了深入的理解，而且展示了非催化作用的金属离子在电化学反应中起到的关键作用。

参考文献

Tian, Y., Huang, B., Song, Y. et al. Effect of ion-specific water structures at metal surfaces on hydrogen production. Nat Commun 15, 7834 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-52131-w

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52131-w