中国科学家研发出新型液固界面电荷转移图谱，实现溶液中离子种类和含量快速检测。该方法将液固界面摩擦起电和界面转移电荷分布相结合，利用摩擦起电特征图谱（TES，triboelectric spectroscopy）进行图像分析，可以获取液滴的摩擦起电信息，为溶液中离子种类和含量的快速检测提供新思路和新技术。同时，该方法基于液-固界面电荷转移图谱建立谱图数据库，定性和定量准确率可高达93%，适用于多种常见酸、碱、盐和有机溶剂的检测。这一突破性成果对于推动液固界面电化学分析技术的发展具有重要意义，将为现代化工领域的许多领域如环境监测、食品安全以及药物开发等方面带来重大变革。

中国科学家研发出新型液固界面电荷转移图谱：液体与固体表面的电荷转移及其快速检测的新方法

近年来，随着科技的进步和人们对环境质量、食品安全及药物研发等重要问题的关注度日益提高，对液固界面电化学分析技术的研究与发展需求也越来越大。中国科学家日前研发了一种新型液固界面电荷转移图谱（TES，triboelectric spectroscopy），这不仅实现了液滴在液体和固体之间发生物理或化学作用时，导致分子间电荷转移，而且还通过图像分析技术实现了快速检测溶液中离子种类和含量。

TESS采用了一种独特的电荷转移原理，即当液体或固体分子间的相互接触或运动过程中，其表面电子在微观尺度上会发生离化、迁移或交换，形成电荷分布图谱。在TESS中，研究者通过对分子层的电荷分布模式进行取样分析，借助薄膜静电场模型和能级理论，构建了一种独特的“摩擦起电效应”图像分析模型，这种方法结合了液固界面摩擦起电和界面转移电荷分布的特点，使得我们能够从图谱中直接读取液体或固体样品之间的交互行为，并由此推断出样品中离子的种类和含量。
TESS的基本工作流程如下：
1. 选择合适的样品载体：在使用TESS之前，需要选择一个适合该实验条件（例如，温度、湿度、pH值、离子强度等）的样品载体，这有助于减少干扰因素，确保研究结果的准确性。
2. 制备样本：根据具体的实验要求，通过一系列预处理步骤制备样品，包括吸附或浸渍样品，去掉可能影响电荷转移的因素，如疏水性物质等。
3. 样品涂布于样本载体上：用显微镜或其他设备将样品均匀涂布于样品载体上，一般情况下，每个样本都被标记为独立的TESS扫描范围。
4. 实施TESS扫描：在特定波长范围内，TESS使用气相色谱仪或其他高分辨率检测仪器对涂布于载体上的样品进行连续扫描，记录下样品在不同扫描频率下的电荷分布状态。
5. 图像处理和分析：在TESS扫描结束后，通过对数据的处理和图像分析，研究人员可以获取到电荷转移图谱。这些图谱通常呈现出类似电荷密度差谱的分布，其中的斑点或峰高度表示在某一点附近存在特定数量的电子转移情况。通过分析图谱，研究人员可以确定样品中存在的离子种类和浓度，以及它们与其他离子或分子之间的相对位置关系。
6. 数据解析与预测：通过对比和比较不同周期和采样的TESS扫描结果，研究人员可以得出样本所处时刻的电荷分布规律和趋势。此外，结合实验室标准曲线和样品特性参数，还可以建立TESS法用于各类离子种类和含量的预测模型，进一步提高检测精度和灵敏度。
由于TESS的应用广泛且易于实现，它已经在多个实验场景得到了成功验证。尤其是在环境监测、食品安全和药物开发等领域，TESS因其高特异性、高准确性和易于操作的优点，已经成为了常规实验室测定离子种类和含量的重要手段。例如，在水质、土壤、生物体、药品以及化妆品等多领域的分析工作中，TESS已经成为检测水体、土壤和细胞内电解质类型和含量的有效工具。
总的来说，中国科学家的研发成果无疑为我们提供了全新的解决方案，解决了传统液固界面电化学分析中存在的诸多难题，如操作复杂性、成本高昂、不能满足大规模样品检测的需求等，为我国相关行业提供了先进的检测技术和解决方案，推动了液固界面电化学分析技术的快速发展和应用前景广阔。这对于现代化工领域的许多领域，如环境保护、食品安全、药物开发等都产生了深远的影响，具有重要的战略意义和实际价值。相信未来，TESS将继续引领液固界面电化学分析技术向着更高效、更精准的方向发展，助力我国在科技进步和社会发展中发挥更大的作用。