ديناميات الاستقطاب الكهربائي واسترخاء الأيونات على أسطح الكالسيت الرطبة

يمكن للأيونات المتحركة على أسطح المعادن أن تستجيب لحقل كهربائي مطبق، متبنية توزيعًا جديدًا يمثل فعليًا استقطاب الطبقة الكهربائية المزدوجة. عندما يتم تحرير الحقل، تسترخي الأيونات إلى توزيعها التوازني. في كلتا الحالتين، تكون الديناميات مميزة للواجهة. ومع ذلك، فإن النماذج الحالية للظواهر الألكتروكيميائية ليست قوية بما يكفي للتنبؤ بدقة بديناميات الأيونات الجماعية عند واجهات المعادن-الماء المحددة هيكليًا وكيميائيًا. في هذه الدراسة، نستخدم مجهر القوة الكهربائية (EFM) للتحقيق في ديناميات استرخاء الأيونات على أسطح الكالسيت المترطب (104) عند رطوبة نسبية (RH) تحكمها الظروف. يتم استخدام مجسات مشحونة كهربائيًا لاستقطاب توزيع الأيونات من الكالسيوم وكربونات التي هي جوهرية لهذه الواجهة عبر مجموعة من قيم RH. يتم تتبع ديناميات الاستقطاب من خلال مراقبة تدرج القوة بين الطرف والعينة خلال الشحن، ويتم استخدام تصوير EFM لتوصيف ديناميات الاسترخاء الفراغي بعد تحرير الحقل المطبق. يتم نمذجة العناصر الدقيقة الكهربائية للنظام العينة/المجس عبر مقاييس الطول من النانومتر إلى الملليمتر وتكرار الاستجابة المشحونة الممتدة الملاحظة. بشكل إجمالي، تتيح لنا هذه النتائج تقدير قابلية انتشار الأيونات عند الواجهة عبر مجموعة واسعة من قيم RH. تزيد هذه القابلية بحوالي 5 أوامر من حيث الحجم بينما تزداد RH من 5 إلى 90٪، مما يبرز الدور الحيوي للماء المAdsorbed في ترطيب سطح الأيون الذي يمكّن حركة الأيونات.