Nedávna štúdia vedená výskumníkmi z University of… Cambridgeská univerzita A Inštitút Maxa Plancka pre Výskum polymérov Odhaľuje priekopnícke poznatky o správaní molekúl vody.

Tento objav, ktorý je pripravený prekresliť modely učebníc, má dôležité dôsledky pre naše chápanie vedy o klíme a životnom prostredí.

Molekuly vody a slaná voda

Tradične sa chápalo, že molekuly vody na povrchu slanej vody alebo roztokov elektrolytov sú usporiadané určitým spôsobom.

Toto zarovnanie hrá kľúčovú úlohu v rôznych atmosférických a environmentálnych procesoch, ako je napríklad vyparovanie oceánskej vody, a je neoddeliteľnou súčasťou atmosférickej chémie a klimatickej vedy.

Preto je komplexné pochopenie tohto povrchového správania kľúčom k riešeniu vplyvu človeka na našu planétu.

Tradičné metódy na štúdium týchto povrchov, najmä pomocou techniky známej ako generovanie súčtu vibrácií (VSFG), však mali svoje obmedzenia.

Generovanie frekvencie súčtu vibrácií (VSFG)

Zatiaľ čo VSFG dokáže efektívne merať silu molekulárnych vibrácií na týchto kritických rozhraniach, nedokáže rozlíšiť, či sú tieto signály pozitívne alebo negatívne.

Táto medzera historicky viedla k nejednoznačným interpretáciám údajov.

Výskumný tím, využívajúci pokročilú verziu VSFG, známu ako Heterodyne-detected (HD)-VSFG, v kombinácii so sofistikovaným počítačovým modelovaním, riešil tieto výzvy priamo.

Ich prístup umožnil presnejšie študovať rôzne roztoky elektrolytov a ich správanie na rozhraní vzduch-voda.

Revolučné výsledky

To, čo bolo objavené z tejto štúdie, nie je nič menej ako revolučné. Na rozdiel od dlhodobého presvedčenia, že ióny tvoria elektrickú dvojitú vrstvu, smerujúcu molekuly vody jedným smerom, výskum demonštruje úplne iný scenár.

Pozitívne ióny (katióny) aj negatívne ióny (anióny) sa nachádzajú vyčerpané z rozhrania voda/vzduch.

Ešte zaujímavejšie je, že katióny a anióny v jednoduchých elektrolytoch môžu nasmerovať molekuly vody smerom nahor aj nadol, čím sa menia súčasné modely.

Dr. Yair Litman Youssef Hamid, Katedra chémiespoluprvý autor štúdie, vysvetľuje zistenia.

„Naša práca ukazuje, že povrch jednoduchých roztokov elektrolytov má inú distribúciu iónov, ako sa doteraz predpokladalo,“ vysvetlil Litman.

„Spodný povrch obohatený o iónmi určuje organizáciu rozhrania: na vrchu je niekoľko vrstiev čistej vody, potom vrstva bohatá na ióny, po ktorej nasleduje soľanka.“

Dôsledky pre štúdium molekuly vody

Dr. Kuo Yang-chiang z Inštitútu Maxa Plancka, tiež spoluprvý autor, potvrdzuje dôležitosť týchto zistení a zdôrazňuje kombinované použitie vysokoúrovňového HD-VSFG a simulácií.

„Tento dokument ukazuje, že kombinácia vysokoúrovňového HD-VSFG a simulácií je neoceniteľným nástrojom, ktorý prispeje k pochopeniu kvapalných rozhraní na molekulárnej úrovni,“ vysvetlil Chiang.

Profesor Misha Boone, ktorý vedie Katedru molekulárnej spektroskopie na univerzite Inštitút Maxa Plancka„Tieto typy rozhraní existujú všade na planéte, takže ich štúdium nielen pomáha nášmu základnému porozumeniu, ale môže viesť aj k lepším zariadeniam a technológiám,“ hovorí. Má potenciálne využitie v batériách a skladovaní energie.

Dodáva, že tím používa tieto metódy na štúdium rozhraní medzi pevnou látkou a kvapalinou, ktoré by mohli mať potenciálne aplikácie v oblastiach, ako sú batérie a skladovanie energie.

Stručne povedané, tento výskum je posunom paradigmy v modelovaní chémie atmosféry a rade aplikácií, čo predstavuje hlavný krok v našom chápaní environmentálnych procesov.

Je to dôkaz neúnavnej snahy o poznanie a transformačnej sily vedeckého výskumu pri pretváraní nášho chápania prírodného sveta.

Celá štúdia bola uverejnená v časopise Prírodná chémia.

—–

Ako to, čo som čítal? Prihláste sa na odber nášho bulletinu a získajte zaujímavé články, exkluzívny obsah a najnovšie aktualizácie.

Navštívte nás na EarthSnap, bezplatnej aplikácii, ktorú vám prinášajú Eric Ralls a Earth.com.

—–