A vízmolekula felfedezése a tankönyvek újraírására kényszeríti • Earth.com

A hagyományos tudáshoz képest markáns elmozdulásban a University of University of the University kutatói nemrégiben végzett tanulmány… Cambridge-i Egyetem És a Max Planck Intézet Polimer kutatás Úttörő betekintést nyújt a vízmolekulák viselkedésébe.

Ez a felfedezés, amely a tankönyvi modellek újrarajzolására készül, fontos következményekkel jár az éghajlat- és környezettudomány megértésében.

Vízmolekulák és sós víz

Hagyományosan úgy értelmezték, hogy a sós víz felszínén lévő vízmolekulák vagy elektrolitoldatok bizonyos módon sorakoznak fel.

Ez az összehangolás kulcsfontosságú szerepet játszik a különböző légköri és környezeti folyamatokban, például az óceánvíz párolgásában, és szerves részét képezi a légköri kémiának és az éghajlattudománynak.

Ezért ezeknek a felszíni viselkedéseknek az átfogó megértése kulcsfontosságú a bolygónkra gyakorolt ​​emberi hatások kezelésében.

Azonban ezeknek a felületeknek a tanulmányozására szolgáló hagyományos módszereknek, különösen a rezgési frekvenciaösszeg generálásának (VSFG) ismert technikával, megvannak a korlátai.

Rezgésösszeg frekvenciagenerálás (VSFG)

Míg a VSFG hatékonyan képes mérni a molekuláris rezgések erősségét ezeken a kritikus határfelületeken, nem tudja megkülönböztetni, hogy ezek a jelek pozitívak vagy negatívak.

Ez a hiányosság történelmileg az adatok kétértelmű értelmezéséhez vezetett.

A kutatócsoport a VSFG fejlett változatát, a Heterodyne-detected (HD)-VSFG-t használva, kifinomult számítógépes modellezéssel kombinálva, élesen kezelte ezeket a kihívásokat.

Megközelítésük lehetővé tette a különböző elektrolitoldatok pontosabb tanulmányozását és viselkedésüket a levegő-víz határfelületen.

Forradalmi eredmények

Amit ebből a tanulmányból felfedeztek, az nem kevesebb, mint forradalmi. Ellentétben azzal a régóta fennálló vélekedéssel, hogy az ionok elektromos kettős réteget alkotnak, és egy irányba irányítják a vízmolekulákat, a kutatás teljesen más forgatókönyvet mutat be.

Mind a pozitív ionok (kationok), mind a negatív ionok (anionok) kimerültek a víz/levegő határfelületről.

Még érdekesebb, hogy az egyszerű elektrolitokban lévő kationok és anionok felfelé és lefelé is irányíthatják a vízmolekulákat, felforgatva az árammodelleket.

Dr. Yair Litman Youssef Hamid, Kémiai Tanszéka tanulmány társszerzője ismerteti az eredményeket.

„Munkánk azt mutatja, hogy az egyszerű elektrolit oldatok felületének ioneloszlása ​​eltér a korábban gondolttól” – magyarázta Litman.

„Az ionokkal dúsított alsó felület határozza meg a határfelület felépítését: a tetején néhány réteg tiszta víz, majd egy ionban gazdag réteg, majd sóoldat található.”

Következmények a vízmolekula tanulmányozására

Megismételve ezeknek az eredményeknek a fontosságát, Dr. Kuo Yang-Csiang, a Max Planck Intézet munkatársa, szintén társszerző, kiemeli a magas szintű HD-VSFG és a szimulációk kombinált használatát.

„Ez a tanulmány bemutatja, hogy a magas szintű HD-VSFG és a szimulációk kombinációja felbecsülhetetlen értékű eszköz, amely hozzájárul a folyékony határfelületek molekuláris szintű megértéséhez” – magyarázta Chiang.

Misha Boone professzor, aki az egyetem Molekuláris Spektroszkópiai Tanszékét vezeti Max Planck Intézet„Az ilyen típusú interfészek mindenhol megtalálhatók a bolygón, így tanulmányozásuk nemcsak az alapvető ismereteinket segíti elő, hanem jobb eszközöket és technológiákat is eredményezhet” – mondja. „Ugyanezeket a módszereket alkalmazzuk a szilárd/folyékony felületek tanulmányozására is, amelyek Lehetséges alkalmazások az akkumulátorok és az energiatárolás területén.

Hozzáteszi, hogy a csapat ezeket a módszereket a szilárd/folyékony felületek tanulmányozására alkalmazza, amelyek potenciálisan alkalmazhatók olyan területeken, mint például az akkumulátorok és az energiatárolás.

Összefoglalva, ez a kutatás paradigmaváltást jelent a légköri kémiai modellezésben és számos alkalmazásban, ami jelentős lépést jelent a környezeti folyamatok megértésében.

Bizonyítéka a tudás iránti könyörtelen törekvésnek és a tudományos kutatás átalakító erejének a természeti világról alkotott felfogásunk átformálásában.

A teljes tanulmány a folyóiratban jelent meg Természetkémia.

—

Mint amit olvastam? Iratkozzon fel hírlevelünkre, hogy lebilincselő cikkeket, exkluzív tartalmakat és legújabb frissítéseket kapjon.

Látogasson el hozzánk az EarthSnap-re, egy ingyenes alkalmazásra, amelyet Eric Ralls és az Earth.com hozott Önnek.

—