Geleneksel bilgiden belirgin bir değişimle, University of University'den araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir çalışma… Cambridge Üniversitesi Ve Max Planck Enstitüsü Polimer araştırması Su moleküllerinin davranışlarına dair öncü bilgiler ortaya koyuyor.
Ders kitabı modellerini yeniden çizmeye aday olan bu keşif, iklim ve çevre bilimi anlayışımız açısından önemli çıkarımlara sahip.
Su molekülleri ve tuzlu su
Geleneksel olarak tuzlu su veya elektrolit çözeltilerinin yüzeyindeki su moleküllerinin belirli bir şekilde sıralandığı anlaşıldı.
Bu hizalanma, okyanus suyunun buharlaşması gibi çeşitli atmosferik ve çevresel süreçlerde çok önemli bir rol oynar ve atmosfer kimyası ile iklim biliminin ayrılmaz bir parçasıdır.
Bu nedenle, bu yüzeysel davranışların kapsamlı bir şekilde anlaşılması, insanın gezegenimiz üzerindeki etkisini ele almanın anahtarıdır.
Bununla birlikte, bu yüzeyleri incelemek için kullanılan geleneksel yöntemlerin, özellikle de titreşim frekansı toplamı üretimi (VSFG) olarak bilinen bir tekniğin kullanılmasının kendi sınırlamaları vardır.
Titreşimli toplam frekans üretimi (VSFG)
VSFG bu kritik arayüzlerdeki moleküler titreşimlerin gücünü etkili bir şekilde ölçebilirken, bu sinyallerin pozitif mi yoksa negatif mi olduğunu ayırt edemiyor.
Bu boşluk tarihsel olarak verilerin belirsiz yorumlanmasına yol açmıştır.
Heterodyne-detected (HD)-VSFG olarak bilinen VSFG'nin gelişmiş bir versiyonunu gelişmiş bilgisayar modellemesiyle birleştiren araştırma ekibi, bu zorlukları doğrudan ele aldı.
Yaklaşımları, farklı elektrolit çözeltilerinin ve bunların hava-su arayüzündeki davranışlarının daha kesin bir şekilde incelenmesine olanak sağladı.
Devrim niteliğinde sonuçlar
Bu çalışmadan keşfedilen şey devrim niteliğindedir. İyonların su moleküllerini tek yöne yönlendiren elektriksel bir çift katman oluşturduğu yönündeki uzun süredir inanılan inancın aksine, araştırma tamamen farklı bir senaryoyu ortaya koyuyor.
Hem pozitif iyonlar (katyonlar) hem de negatif iyonlar (anyonlar) su/hava arayüzünde tükenmiş olarak bulunur.
Daha da ilginci, basit elektrolitlerdeki katyonlar ve anyonlar, su moleküllerini hem yukarı hem aşağı yönde yönlendirerek mevcut modelleri altüst edebilir.
Dr. Yair Litman Youssef Hamid, Kimya BölümüAraştırmanın ortak yazarı, bulguları açıklıyor.
Litman, “Çalışmamız, basit elektrolit çözeltilerinin yüzeyinin önceden düşünülenden farklı bir iyonik dağılıma sahip olduğunu gösteriyor” diye açıkladı.
“İyonla zenginleştirilmiş alt yüzey, arayüzün organizasyonunu belirliyor: üstte birkaç katman saf su, ardından iyon açısından zengin bir katman ve ardından tuzlu su var.”
Su molekülünün incelenmesine yönelik çıkarımlar
Bu bulguların önemini yineleyen, aynı zamanda ortak yazarlardan biri olan Max Planck Enstitüsü'nden Dr. Kuo Yang-chiang, yüksek seviyeli HD-VSFG ve simülasyonların birleşik kullanımının altını çiziyor.
Chiang, “Bu makale, yüksek seviyeli HD-VSFG ve simülasyonların kombinasyonunun, sıvı arayüzlerin moleküler düzeyde anlaşılmasına katkıda bulunacak paha biçilmez bir araç olduğunu gösteriyor” diye açıkladı.
Üniversitede Moleküler Spektroskopi Bölümünün başkanı Profesör Misha Boone Max Planck Enstitüsü“Bu tür arayüzler gezegenin her yerinde mevcut, dolayısıyla bunları incelemek yalnızca temel anlayışımıza yardımcı olmakla kalmıyor, aynı zamanda daha iyi cihaz ve teknolojilere de yol açabilir” diyor ve şöyle devam ediyor: “Aynı yöntemleri katı/sıvı arayüzleri incelemek için de uyguluyoruz. Piller ve enerji depolamada potansiyel uygulamalara sahiptir.
Ekibin, piller ve enerji depolama gibi alanlarda potansiyel uygulamalara sahip olabilecek katı/sıvı arayüzlerini incelemek için bu yöntemleri uyguladığını ekliyor.
Özetle, bu araştırma atmosferik kimya modellemesinde ve bir dizi uygulamada bir paradigma değişimidir ve çevresel süreçleri anlamamızda önemli bir adımı temsil eder.
Bu, amansız bilgi arayışının ve bilimsel araştırmanın doğal dünyaya dair anlayışımızı yeniden şekillendirmedeki dönüştürücü gücünün bir kanıtıdır.
Araştırmanın tamamı dergide yayınlandı Doğa kimyası.
—–
Okuduklarımı beğendin mi? İlgi çekici makaleler, özel içerik ve en son güncellemeleri almak için bültenimize abone olun.
Eric Ralls ve Earth.com tarafından sunulan ücretsiz bir uygulama olan EarthSnap'te bizi ziyaret edin.
—–
“Pop kültürkolik. Web nerd. Sadık sosyal medya uygulayıcısı. Seyahat fanatiği. Yaratıcı. Yemek gurusu.”
More Stories
Bir karıncanın yüzünün bu çarpıcı fotoğrafı bir kabustan fırlamış gibi görünüyor: ScienceAlert
SpaceX Florida’dan 23 Starlink uydusunu fırlattı (video ve fotoğraflar)
ULA, Vulcan güçlendirici anormalliğini incelerken aynı zamanda aerodinamik sorunları da araştırıyor