界面での水の最も重要な特性の1つは、水素結合を形成する能力です。水素結合は、水素原子と酸素や窒素などの電気陰性原子との間に形成される強力な分子間相互作用です。バルク水では、水分子はあらゆる方向に互いに水素結合を形成し、その結果、高度に秩序化された3次元ネットワークが生まれます。ただし、インターフェイスでは、利用可能な水素結合パートナーの数が限られているため、ぶら下がっている水素結合の形成や、水素結合ネットワークの完全な破壊さえあります。
インターフェイスでの水素結合ネットワークの破壊は、水の特性に大きな影響を与える可能性があります。たとえば、水の表面張力の減少につながる可能性があります。これは、水滴を一緒に保持する力です。また、蒸発速度の増加につながる可能性があります。これは、水分子が液相から気相に逃げるプロセスです。
水素結合に加えて、界面の水分子は、イオンや有機分子の存在など、他の要因によっても影響を受ける可能性があります。これらの要因は、界面での水の特性をさらに変化させる可能性があり、理解するのがさらに複雑で挑戦的です。
課題にもかかわらず、界面での水の行動を理解することは、科学技術の多くの分野にとって不可欠です。新しい分光技術と理論モデルを開発することにより、科学者はこの複雑な現象と、幅広いアプリケーションに対するその意味をよりよく理解しています。
