У помітному відході від традиційних знань нещодавнє дослідження, проведене дослідниками з Університету… Кембриджський університет І Інститут Макса Планка для Дослідження полімерів Розкриває новаторські ідеї щодо поведінки молекул води.
Це відкриття, яке готується перекроїти моделі підручників, має важливі наслідки для нашого розуміння клімату та науки про навколишнє середовище.
Молекули води та солоної води
Традиційно вважалося, що молекули води на поверхні солоної води або розчинів електролітів вибудовуються певним чином.
Це вирівнювання відіграє ключову роль у різних процесах в атмосфері та навколишньому середовищі, таких як випаровування океанської води, і є невід’ємною частиною хімії атмосфери та клімату.
Тому всебічне розуміння поведінки цієї поверхні є ключовим для вирішення проблеми впливу людини на нашу планету.
Однак традиційні методи дослідження цих поверхонь, особливо з використанням техніки, відомої як генерація суми коливальних частот (VSFG), мали свої обмеження.
Вібраційна генерація сумарної частоти (VSFG)
Хоча VSFG може ефективно вимірювати силу молекулярних коливань на цих критичних інтерфейсах, він не може розрізнити, чи є ці сигнали позитивними чи негативними.
Ця прогалина історично призводила до неоднозначного тлумачення даних.
Дослідницька група, використовуючи вдосконалену версію VSFG, відому як Heterodyne-detected (HD)-VSFG, у поєднанні зі складним комп’ютерним моделюванням, вирішила ці проблеми безпосередньо.
Їхній підхід дозволив точніше вивчити різні розчини електролітів та їхню поведінку на межі повітря-вода.
Революційні результати
Те, що було виявлено під час цього дослідження, є не менш ніж революційним. Всупереч давній думці, що іони утворюють подвійний електричний шар, спрямовуючи молекули води в одному напрямку, дослідження демонструє зовсім інший сценарій.
Як позитивні іони (катіони), так і негативні іони (аніони) виявляються виснаженими на поверхні розділу вода/повітря.
Що ще цікавіше, катіони та аніони в простих електролітах можуть спрямовувати молекули води як вгору, так і вниз, перевертаючи сучасні моделі.
Доктор Яїр Літман Юссеф Гамід, кафедра хіміїспівавтор дослідження, пояснює результати.
«Наша робота показує, що поверхня розчинів простих електролітів має інший іонний розподіл, ніж вважалося раніше», — пояснив Літман.
«Нижня поверхня, збагачена іонами, визначає організацію межі розділу: угорі є кілька шарів чистої води, потім шар, багатий іонами, за яким йде розсіл».
Значення для вивчення молекули води
Повторюючи важливість цих висновків, доктор Куо Янг-Чіанг з Інституту Макса Планка, який також є співавтором, підкреслює комбіноване використання HD-VSFG високого рівня та моделювання.
«Ця стаття демонструє, що поєднання HD-VSFG високого рівня та моделювання є безцінним інструментом, який сприятиме розумінню рідинних інтерфейсів на молекулярному рівні», — пояснив Чіанг.
Професор Міша Бун, який очолює кафедру молекулярної спектроскопії в університеті Інститут Макса Планка“Ці типи інтерфейсів існують усюди на планеті, тому їх вивчення не тільки допомагає нашому базовому розумінню, але також може призвести до кращих пристроїв і технологій, – говорить він. – Ми застосовуємо ті самі методи для вивчення твердо-рідких інтерфейсів, які можуть Він має потенційне застосування в акумуляторах і накопичувачах енергії.
Він додає, що команда застосовує ці методи для вивчення твердих/рідинних інтерфейсів, які можуть мати потенційне застосування в таких сферах, як батареї та зберігання енергії.
Підсумовуючи, це дослідження є зміною парадигми в моделюванні хімії атмосфери та низці застосувань, що є важливим кроком у нашому розумінні екологічних процесів.
Це свідчення невпинного прагнення до знань і трансформаційної сили наукових досліджень у зміні нашого розуміння світу природи.
Повний текст дослідження було опубліковано в журналі Хімія природи.
—–
Подобається те, що я прочитав? Підпишіться на нашу розсилку, щоб отримувати цікаві статті, ексклюзивний вміст і останні оновлення.
Завітайте до нас на EarthSnap, безкоштовному додатку від Eric Ralls і Earth.com.
—–
“Професійний вирішувач проблем. Тонко чарівний любитель бекону. Геймер. Завзятий алкогольний ботанік. Музичний трейлер”
