Valentina Wieser, Yoyo Cheng-Ting Yu, Andrea Valencia Ramirez, David T. Wu,
Frank Uwe Renner, Hsiu-Wei Cheng
J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 46, 42416–42425

國立臺灣大學 化學系 鄭修偉助理教授

材料間的黏附力強度對於生活中的各式應用有著舉足輕重的腳色，影響範圍深遠廣泛，從居家建築的防水工程、汽車板金上的烤漆一直到半導體晶圓中的奈米複合材料製作中，都可見到黏附力強度的討論。然而這些巨觀的作用力核心關鍵卻可能歸因於界面的一層單分子結構行為？當固體浸潤入液體中時，在固態與液態界面會因能量差而產生表面電荷。這些電荷會與液態中的離子透過正負電吸引力配對而形成電雙層。在我們的研究中發現，這一層薄薄的離子層結構變化可以大幅度的改變材料之間的黏附行為。臺大化學系的奧地利籍研究生魏婷娜(Valentina Wieser)透過使用電化學表面力學儀(Surface Force Apparatus)所進行的一系列實驗中，發現不同的施加電位可以調控氯化鈉溶液中的鈉離子進出電極表面自組裝分子層的行為，如同電池充放電一般。當我們將實驗發現與中研院化學所吳台偉所長團隊的理論計算進行相互驗證後，發現電位並不僅僅影響鈉離子進入而已，同時會在分子層外吸引一層電性相反的氯離子吸附。當這一層氯離子的水和結構在數量與厚度上可以顯著屏蔽掉自組裝單分子層的官能基與別的材料結構作用時，材料間的黏附力即大幅下降。反之，當電位反轉而減少鈉離子嵌入時，外層的水和結構弱化，材料間的黏附力即恢復原有的強度。