文章发表时间：2026年9月2日 Xiao-Yu Li ORCID: orcid.org/0009-0005-6017-0321 1 na1，Yu-Chen Cai ORCID: orcid.org/0009-0005-0924-0398 1 na1，Zhao-Dong Meng ORCID: orcid.org/0000-0003-0821-5914 1，Ze-Tong Jia 1，Yu-Chen Sun ORCID: orcid.org/0009-0003-4695-1127 1，Jin-Yu Ye ORCID: orcid.org/0000-0003-0521-633X 1，Na Tian ORCID: orcid.org/0000-0002-8654-6818 1，Zhi-You Zhou ORCID: orcid.org/0000-0001-5181-0642 1，Jun Huang ORCID: orcid.org/0000-0002-1668-5361 2，3，Junxiang Chen ORCID: orcid.org/0000-0003-3047-0030 4，Shi-Gang Sun ORCID: orcid.org/0000-0003-2327-4090 1 和 ... Tao Wang ORCID: orcid.org/0000-0002-3013-1947 1 自然（2026）引用这篇文章 摘要 电化学固液界面在生物1和电化学系统2、3、4中的能量和物质转化中至关重要，其中强烈的局部电场主导反应动力学5、6、7、8、9。然而，在涉及快速电荷转移和远离平衡动力学的现实电催化条件下，电双层（EDL）的分子结构和演变仍然理解不够。基于平衡和非反应性条件推导的经典EDL模型无法捕捉在反应性界面上出现的界面过程10、11、12、13、14、15、16。在这里，我们发展了一个综合实验-计算框架，以直接解析氢气演化反应（HER）下的EDL动力学。化学稳定的纳米结构Pt薄膜电极使得在提高过电位下，具有高灵敏度、时间解析的表面增强红外吸收光谱（SEIRAS）成为可能，而机器学习分子动力学（MLMD）则捕捉了在纳秒级时间尺度上的界面电荷波动和溶剂动力学。这种结合的方法揭示了内层的非线性、双相演变，增强了局部电场。时间分辨光谱进一步揭示了在循环电位调制期间界面水的不可逆重构。这些发现表明，在远离平衡的条件下，离子和界面水的响应是异步的，为理解静电势变化、离子的界面电缩、电子液体效应和合理的电解质设计用于能源转换技术建立了一个量化的分子框架。这是一篇订阅内容的预览，通过您的机构访问访问选项通过您的机构访问自然以及54本其他自然投资组合期刊获取Nature+，是我们最佳的在线访问订阅，价格为32.99美元/30天，随时取消订阅本期刊，收到52本纸质期刊和在线访问，每年199.00美元，仅为3.83美元/期购买这篇文章，在SpringerLink上购买，立即访问完整的文章PDF，价格为39.95美元，价格可能会根据结账时计算的当地税收而变化 附加访问选项：登录 了解机构订阅 阅读我们的常见问题 联系客服 数据可用性 所有数据均在主要文本和其补充信息中提供。 源数据由本文提供。额外数据可应请求从对应作者处获得。 代码可用性 用于本研究中DPχ构建的代码和数据库可在GitHub（https://github.com/cjxxjc729/DPx-preview）上获得。 参考文献 Gonella, G.等。带电界面的水。Nat. Rev. Chem. 5, 466–485（2021）。 文章 CAS PubMed Google Scholar Strmcnik, D.等。非共价相互作用在铂电催化燃料电池反应中的作用。Nat. Chem. 1, 466–472（2009）。 文章 CAS PubMed Google Scholar Park, S., Shao, Y. Y., Liu, J.和Wang, Y。氧电催化剂用于水电解器和可逆燃料电池：现状与展望。Energy Environ. Sci. 5, 9331–9344（2012）。 文章 CAS Google Scholar Lopes, P. P.等。电催化中的双层效应：在含有Na和Li阳离子的碱性介质中Au(111)、Pt(111)和Ir(111)上的氧还原反应和乙醇氧化反应。Catal. Today 262, 41–47（2016）。 文章 CAS Google Scholar Frumkin, A. N., Nikolaeva-Fedorovich, N. V., Berezina, N. P.和Keis, K. E。S 2 O 8 2−阴离子的电还原。J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 58, 189–201（1975）。 文章 CAS Google Scholar Resasco, J.等。碱金属阳离子对二氧化碳电化学还原的促进作用。J. Am. Chem. Soc. 139, 11277–11287（2017）。 文章 ADS CAS PubMed Google Scholar Ringe, S.等。在电化学二氧化碳还原中理解阳离子效应。Energy Environ. Sci. 12, 3001–3014（2019）。 文章 CAS Google Scholar Ludwig, T.等。对Cu催化的二氧化碳还原中阳离子效应的原子级观察。J. Phys. Chem. C 124, 24765–24775（2020）。 文章 CAS Google Scholar Monteiro, M. C. O.等。在铜上没有CO2电还原，