Descoperirea moleculei de apă va forța ca manualele să fie rescrise • Earth.com

Într-o schimbare semnificativă față de cunoștințele tradiționale, un studiu recent realizat de cercetători de la Universitatea din… Universitatea Cambridge Și Institutul Max Planck Cercetarea polimerilor Dezvăluie perspective de pionierat asupra comportamentului moleculelor de apă.

Această descoperire, care este gata să redeseneze modele de manuale, are implicații importante pentru înțelegerea noastră a științei climatice și a mediului.

Molecule de apă și apă sărată

În mod tradițional, s-a înțeles că moleculele de apă de pe suprafețele apei sărate, sau soluțiile de electroliți, se aliniau într-un anumit fel.

Această aliniere joacă un rol esențial în diferite procese atmosferice și de mediu, cum ar fi evaporarea apei oceanice, și este o parte integrantă a chimiei atmosferice și a științei climatice.

Prin urmare, o înțelegere cuprinzătoare a acestor comportamente de suprafață este cheia pentru abordarea impactului uman asupra planetei noastre.

Cu toate acestea, metodele tradiționale de studiere a acestor suprafețe, în special folosind o tehnică cunoscută sub denumirea de generare a sumei frecvenței vibraționale (VSFG), au avut limitările lor.

Generarea frecvenței suma vibrațiilor (VSFG)

În timp ce VSFG poate măsura în mod eficient puterea vibrațiilor moleculare la aceste interfețe critice, nu poate distinge dacă aceste semnale sunt pozitive sau negative.

Acest decalaj a condus istoric la interpretări ambigue ale datelor.

Echipa de cercetare, folosind o versiune avansată a VSFG, cunoscută sub numele de Heterodyne-detected (HD)-VSFG, combinată cu modelare computerizată sofisticată, a abordat aceste provocări din față.

Abordarea lor a permis un studiu mai precis al diferitelor soluții de electroliți și al comportamentului lor la interfața aer-apă.

Rezultate revoluționare

Ceea ce s-a descoperit din acest studiu este nimic mai puțin revoluționar. Contrar credinței de mult timp că ionii formează un strat dublu electric, direcționând moleculele de apă într-o direcție, cercetarea demonstrează un scenariu complet diferit.

Atât ionii pozitivi (cationi), cât și ionii negativi (anionii) se găsesc epuizați din interfața apă/aer.

Mai interesant, cationii și anionii din electroliții simpli pot direcționa moleculele de apă în direcții în sus și în jos, schimbând modelele actuale.

Dr. Yair Litman Youssef Hamid, Departamentul de Chimieco-primul autor al studiului, explică concluziile.

„Lucrările noastre arată că suprafața soluțiilor simple de electroliți are o distribuție ionică diferită decât se credea anterior”, a explicat Litman.

„Suprafața inferioară îmbogățită cu ioni determină organizarea interfeței: în partea de sus, există câteva straturi de apă pură, apoi un strat bogat în ioni, urmat de saramură.”

Implicații pentru studiul moleculei de apă

Reluând importanța acestor descoperiri, dr. Kuo Yang-chiang de la Institutul Max Planck, care este și co-primul autor, evidențiază utilizarea combinată a HD-VSFG la nivel înalt și a simulărilor.

„Această lucrare demonstrează că combinația de HD-VSFG la nivel înalt și simulări este un instrument neprețuit care va contribui la înțelegerea nivelului molecular a interfețelor lichide”, a explicat Chiang.

Profesorul Misha Boone, care conduce Departamentul de Spectroscopie Moleculară din cadrul universității Institutul Max Planck„Aceste tipuri de interfețe există peste tot pe planetă, așa că studierea lor nu numai că ajută la înțelegerea noastră de bază, ci ar putea duce, de asemenea, la dispozitive și tehnologii mai bune”, spune el. „Aplicăm aceleași metode pentru a studia interfețele solide/lichide, care pot be Are potențiale aplicații în baterii și stocarea energiei.

El adaugă că echipa aplică aceste metode pentru a studia interfețele solid/lichid, care ar putea avea aplicații potențiale în domenii precum bateriile și stocarea energiei.

În rezumat, această cercetare reprezintă o schimbare de paradigmă în modelarea chimiei atmosferice și o gamă largă de aplicații, reprezentând un pas major în înțelegerea noastră a proceselor de mediu.

Este o dovadă a urmăririi necruțătoare a cunoașterii și a puterii transformatoare a cercetării științifice în remodelarea înțelegerii noastre despre lumea naturală.

Studiul complet a fost publicat în jurnal Chimia naturii.

—–

Iti place ce am citit? Abonați-vă la buletinul nostru informativ pentru a primi articole captivante, conținut exclusiv și cele mai recente actualizări.

Vizitați-ne la EarthSnap, o aplicație gratuită oferită de Eric Ralls și Earth.com.

—–