- 論文全文：Electrically Switchable Molecular Adhesion via Self-Assembled Monolayer-Mediated Hydration and Ion Structuring
- 發表於《Journal of the American Chemical Society (JACS)》
於 2025 年發表：https://doi.org/10.1021/jacs.5c11903
- 作者名單：Valentina Wieser*, Yoyo Cheng-Ting Yu, Andrea Valencia Ramirez, David T. Wu, Frank Uwe Renner*, Hsiu-Wei Cheng*
分子黏附 (molecular adhesion) 在腐蝕科學、生物潤滑與高分子材料等多個領域中皆扮演關鍵角色，其實際作用力受到凡德瓦力、水合作用與靜電引力的共同調控。雖然自組裝單分子層 (self-assembled monolayers, SAMs) 長期被用來透過特定化學或靜電機制來調整表面與水相的互動，但界面周圍的離子環境如何影響其黏附行為仍未被充分了解。而在水溶液電解質中，雙電層(electric double layer, EDL)內的離子會調節表面電荷，進而決定兩個表面在奈米級距離下「彼此感知」的方式。
本研究由國立臺灣大學化學系鄭修偉教授團隊與中研院吳台偉所長團隊，結合電化學表面力學儀 (electrochemical SFA) 與先進的分子動力學模擬，直接探究在施加電位下，界面處的離子與水合結構如何控制苯並咪唑官能化金電極與雲母表面之間的黏附行為。透過力–距離量測與離子密度分布分析，研究團隊發現一種特殊的陽離子捕捉機制，能在低表面電位下穩定水合層並產生顯著的排斥力。研究亦顯示，當進一步調控電位時，水合結構與離子排列會發生可逆重組，使黏附力強度能被精準切換，成功建立一個由電雙層與分子尺度結構所調控的可電控黏附系統。
本研究為分子尺度下的電化學可調式黏附提供了全新的機制性理解，不僅凸顯界面水化與離子結構在黏附調控中的核心角色，也為發展具回應性與自適應功能的先進界面材料奠定重要基礎。