对科学家而言,水为什么被称为自然界最复杂的物质之一( 四 )




对科学家而言,水为什么被称为自然界最复杂的物质之一
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人体吸收离子的时候,离子必须要穿过离子通道才能被人体吸收,但是离子通道本身非常狭窄,它是一个原子尺度的通道。
很反常的是,实际上离子能够非常高效地通过离子通道。
我们的工作实际上提供了一种非常有趣的理解,是不是在离子通过通道的时候,它周围包裹了特定数目的水分子,水分子可以帮助离子高效地通过离子通道。


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水——潜在的清洁能源
最后,我想和大家聊一聊能源的事情。
之前我们都是在用显微镜看水,那我们能不能操控水呢?
答案肯定是可以的。
我们可以让水分解,把它的氢氧键打断,让水变成氢气和氧气。
产生氢气的意义是什么?氢气是一种非常清洁、非常高效的能源,氢气燃烧可以产生极大的能源。
同时,氢气燃烧之后变成水,水又可以分解成氢气,这样可以形成可循环的清洁能源,而且在这个过程中不会产生任何污染。
如果我们有一个办法,能把水高效地分解成氢气和氧气,世界的能源问题就被解决了。
初中化学就教给了我们分解水的方法。直接往水里通电,水就变成氢气和氧气了,这是很简单的一个过程。
但这个过程不可能用来商业化,不可能用来产生能源。
因为电极材料很昂贵,用的是铂材料,此外必须要消耗非常巨大的电能。所以人们就想一切办法来突破这两个瓶颈。


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最近我们发现对二硫化钼进行一些特殊的处理之后,它的水解效率可以跟铂比拟,但是还不能完全跟铂匹配。这说明经过一系列努力,我们有可能找到这样的材料来替换昂贵的铂电极。


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有很多的科学家也在往这个方向努力。比如说,设计一些特殊的催化剂和混合液相反应,让水不需要通电就直接分解成氢气。但是很遗憾的是我们必须要对它进行一定的加热,加热也要耗能。


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我们可以借助太阳光。太阳光有很大的能量,如果把催化剂泡在水里面,在太阳光照射下水自动分解成氢气和氧气,那岂不是一件非常令人高兴的事情。
但是很遗憾的是,光解水的效率目前还很低,还需要进一步的提升和优化。


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实际上,水在我们生命体里也是非常重要的物质。没有水,蛋白质不可能折叠;没有水,人体内的化学反应也不会发生,人就不会存在。


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科学家们用了最先进的实验和理论模拟手段,试图深入到原子和分子尺度,希望通过高分辨的研究能够揭示更多水的奥妙,让水更好地为人类服务,造福人类。
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