Ievērojami mainoties no tradicionālajām zināšanām, nesen veikts pētījums, ko veica pētnieki no universitātes… Kembridžas universitāte Un Maksa Planka institūts Polimēru izpēte Atklāj novatorisku ieskatu ūdens molekulu uzvedībā.
Šis atklājums, kas ir paredzēts mācību grāmatu modeļu pārzīmēšanai, būtiski ietekmē mūsu izpratni par klimata un vides zinātni.
Ūdens molekulas un sālsūdens
Tradicionāli tika saprasts, ka ūdens molekulas uz sālsūdens virsmām jeb elektrolītu šķīdumi ir sakārtoti noteiktā veidā.
Šai izlīdzināšanai ir galvenā loma dažādos atmosfēras un vides procesos, piemēram, okeāna ūdens iztvaikošanas procesā, un tā ir neatņemama atmosfēras ķīmijas un klimata zinātnes sastāvdaļa.
Tāpēc visaptveroša izpratne par šo virsmu uzvedību ir būtiska, lai risinātu jautājumu par cilvēka ietekmi uz mūsu planētu.
Tomēr tradicionālajām šo virsmu izpētes metodēm, īpaši izmantojot metodi, kas pazīstama kā vibrācijas frekvences summas ģenerēšana (VSFG), ir bijuši ierobežojumi.
Vibrācijas summas frekvences ģenerēšana (VSFG)
Lai gan VSFG var efektīvi izmērīt molekulāro vibrāciju stiprumu šajās kritiskajās saskarnēs, tā nevar atšķirt, vai šie signāli ir pozitīvi vai negatīvi.
Šī plaisa vēsturiski ir novedusi pie neviennozīmīgas datu interpretācijas.
Pētnieku komanda, izmantojot uzlaboto VSFG versiju, kas pazīstama kā Heterodīna atklātais (HD)-VSFG, apvienojumā ar sarežģītu datormodelēšanu, ir risinājusi šīs problēmas.
Viņu pieeja ļāva precīzāk izpētīt dažādus elektrolītu šķīdumus un to uzvedību gaisa un ūdens saskarnē.
Revolucionāri rezultāti
Tas, kas tika atklāts no šī pētījuma, ir ne mazāk kā revolucionārs. Pretēji sen izplatītajam uzskatam, ka joni veido elektrisku dubultslāni, virzot ūdens molekulas vienā virzienā, pētījums demonstrē pavisam citu scenāriju.
Gan pozitīvie joni (katjoni), gan negatīvie joni (anjoni) ir izsmelti no ūdens/gaisa saskarnes.
Vēl interesantāk, katjoni un anjoni vienkāršos elektrolītos var virzīt ūdens molekulas gan augšup, gan lejup, mainot strāvas modeļus.
Dr Yair Litman Jusefs Hamids, Ķīmijas katedrapētījuma līdzautors, skaidro atklājumus.
“Mūsu darbs parāda, ka vienkāršu elektrolītu šķīdumu virsmai ir atšķirīgs jonu sadalījums, nekā tika uzskatīts iepriekš,” skaidroja Litmans.
“Ar jonu bagātinātā apakšējā virsma nosaka saskarnes organizāciju: augšpusē ir daži tīra ūdens slāņi, pēc tam ar joniem bagāts slānis, kam seko sālījums.”
Ietekme uz ūdens molekulas izpēti
Atsaucoties uz šo atklājumu nozīmīgumu, Dr Kuo Yang-chiang no Max Planck institūta, kurš ir arī pirmais autors, uzsver augsta līmeņa HD-VSFG un simulāciju kombinēto izmantošanu.
“Šis dokuments parāda, ka augsta līmeņa HD-VSFG un simulāciju kombinācija ir nenovērtējams rīks, kas veicinās šķidruma saskarņu molekulārā līmeņa izpratni,” skaidroja Chiang.
Profesors Miša Būns, kurš vada Molekulārās spektroskopijas nodaļu universitātē Maksa Planka institūts“Šāda veida saskarnes pastāv visur uz planētas, tāpēc to pētīšana ne tikai palīdz mūsu pamata izpratnei, bet arī var radīt labākas ierīces un tehnoloģijas,” viņš saka. “Mēs izmantojam šīs pašas metodes, lai pētītu cietās/šķidrumas saskarnes, kas var būt Tam ir potenciāls pielietojums baterijās un enerģijas uzglabāšanā.
Viņš piebilst, ka komanda izmanto šīs metodes, lai pētītu cietās / šķidrās saskarnes, kurām varētu būt potenciāls pielietojums tādās jomās kā baterijas un enerģijas uzglabāšana.
Rezumējot, šis pētījums ir paradigmas maiņa atmosfēras ķīmijas modelēšanā un pielietojumu klāstā, kas ir nozīmīgs solis mūsu izpratnē par vides procesiem.
Tas ir apliecinājums nerimstošajai tiekšanās pēc zināšanām un zinātniskās pētniecības pārveidojošajam spēkam, pārveidojot mūsu izpratni par dabisko pasauli.
Pilns pētījums tika publicēts žurnālā Dabas ķīmija.
—–
Patīk tas, ko es lasīju? Abonējiet mūsu biļetenu, lai iegūtu aizraujošus rakstus, ekskluzīvu saturu un jaunākos atjauninājumus.
Apmeklējiet mūs EarthSnap — bezmaksas lietotnē, ko jums piedāvā Ēriks Ralls un Earth.com.
—–
