Ryškus poslinkis nuo tradicinių žinių, neseniai atliktas tyrimas, kurį atliko tyrėjų iš universiteto… Kembridžo universitetas Ir Max Planck institutas Polimerų tyrimai Atskleidžia novatoriškas vandens molekulių elgesio įžvalgas.

Šis atradimas, kuris yra pasirengęs perbraižyti vadovėlių modelius, turi svarbių pasekmių mūsų supratimui apie klimato ir aplinkos mokslą.

Vandens molekulės ir sūrus vanduo

Tradiciškai buvo suprantama, kad vandens molekulės ant sūraus vandens paviršių arba elektrolitų tirpalai išsidėstę tam tikru būdu.

Šis derinimas atlieka pagrindinį vaidmenį įvairiuose atmosferos ir aplinkos procesuose, tokiuose kaip vandenyno vandens garavimas, ir yra neatskiriama atmosferos chemijos ir klimato mokslo dalis.

Todėl visapusis šių paviršinių elgsenų supratimas yra esminis dalykas sprendžiant žmogaus poveikį mūsų planetai.

Tačiau tradiciniai šių paviršių tyrimo metodai, ypač naudojant techniką, vadinamą vibracinio dažnio sumos generavimu (VSFG), turėjo savo apribojimų.

Virpesių sumos dažnio generavimas (VSFG)

Nors VSFG gali veiksmingai išmatuoti molekulinių virpesių stiprumą šiose kritinėse sąsajose, ji negali atskirti, ar šie signalai yra teigiami, ar neigiami.

Ši spraga istoriškai lėmė dviprasmišką duomenų interpretavimą.

Mokslininkų komanda, naudodama pažangią VSFG versiją, žinomą kaip Heterodino aptikta (HD)-VSFG, kartu su sudėtingu kompiuteriniu modeliavimu, išsprendė šiuos iššūkius.

Jų metodas leido tiksliau ištirti skirtingus elektrolitų tirpalus ir jų elgesį oro ir vandens sąsajoje.

Revoliuciniai rezultatai

Tai, kas buvo atrasta iš šio tyrimo, yra ne mažiau kaip revoliucinga. Priešingai nei ilgai buvo manoma, kad jonai sudaro elektrinį dvigubą sluoksnį, nukreipiantį vandens molekules viena kryptimi, tyrimas demonstruoja visiškai kitokį scenarijų.

Tiek teigiami jonai (katijonai), tiek neigiami jonai (anijonai) yra išeikvoti iš vandens ir oro sąsajos.

Dar įdomiau, kad paprastų elektrolitų katijonai ir anijonai gali nukreipti vandens molekules aukštyn ir žemyn, pakeldami srovės modelius.

Daktaras Yairas Litmanas Youssef Hamid, Chemijos katedrapirmasis tyrimo autorius, paaiškina išvadas.

„Mūsų darbas rodo, kad paprastų elektrolitų tirpalų paviršius turi skirtingą jonų pasiskirstymą, nei manyta anksčiau“, – paaiškino Litmanas.

„Jonais praturtintas apatinis paviršius lemia sąsajos organizavimą: viršuje yra keli sluoksniai gryno vandens, tada jonų turtingas sluoksnis, o po to – sūrymas.”

Poveikis vandens molekulės tyrimui

Pakartodamas šių išvadų svarbą, dr. Kuo Yang-chiang iš Max Planck instituto, kuris taip pat yra pirmasis autorius, pabrėžia aukšto lygio HD-VSFG ir modeliavimo kombinuotą naudojimą.

„Šis dokumentas parodo, kad aukšto lygio HD-VSFG ir modeliavimo derinys yra neįkainojamas įrankis, kuris padės suprasti skysčių sąsajas molekuliniu lygiu”, – paaiškino Chiang.

Profesorius Misha Boone, vadovaujantis universiteto Molekulinės spektroskopijos katedrai Maxo Plancko institutas„Tokio tipo sąsajos egzistuoja visur planetoje, todėl jų studijavimas ne tik padeda suprasti pagrindinius dalykus, bet taip pat gali padėti sukurti geresnius įrenginius ir technologijas. Jis gali būti pritaikytas akumuliatoriams ir energijos kaupimui.

Jis priduria, kad komanda taiko šiuos metodus tirdama kietųjų ir skysčių sąsajas, kurios gali būti pritaikytos tokiose srityse kaip baterijos ir energijos kaupimas.

Apibendrinant galima pasakyti, kad šis tyrimas yra paradigmos pokytis atmosferos chemijos modeliavime ir įvairiuose pritaikymuose, o tai yra svarbus žingsnis mūsų supratimui apie aplinkos procesus.

Tai nepaliaujamo žinių siekimo ir mokslinių tyrimų transformuojamosios galios, keičiančios mūsų supratimą apie gamtos pasaulį, liudijimas.

Visas tyrimas buvo paskelbtas žurnale Gamtos chemija.

—

Patinka tai, ką skaičiau? Prenumeruokite mūsų naujienlaiškį, kad gautumėte patrauklių straipsnių, išskirtinio turinio ir naujausių naujienų.

Apsilankykite pas mus EarthSnap – nemokama programėlė, kurią jums pateikė Ericas Rallsas ir Earth.com.

—