使用原子力显微镜测量电极/电解质界面的双层力：依赖于电位和阴离子的相互作用

在一系列碱金属卤化物电解质溶液中，使用原子力显微镜测量了二氧化硅探针与二氧化硅和金基底之间的力。两个二氧化硅表面之间的相互作用是排斥性，并可以通过德尔雅金−伦道−费尔维−欧弗比克理论准确预测。二氧化硅表面在 pH 5.5 时带负电，随着电解质浓度降低，有效表面电位的大小增加。相比之下，二氧化硅探针与金基底之间的力在开路状态下是吸引性的。这一相互作用强烈依赖于施加于金的电位和电解质种类。一般来说，二氧化硅-金的相互作用在金保持在正电位时为吸引性，而在负电位时为排斥性。根据金电极电位进行的一系列力测量表明，当电位趋向更负时，排斥力增加，这与被吸附阴离子的去除相对应。二氧化硅-金相互作用通过最小值的电位（称为零力电位 pzf）对应于这些系统中的零电荷电位（pzc）。pzf 值与在 10-3 M 的 NaF、KCl、KBr 和 KI 溶液中测得的电极电容值进行了比较。力数据也与通过求解完整的非线性泊松−玻尔兹曼方程获得的异性电荷表面间力的理论预测进行了比较。