Objev molekuly vody si vynutí přepsání učebnic • Earth.com

Nedávná studie provedená výzkumníky z University of… Cambridge University A Institut Maxe Plancka Výzkum polymerů Odhaluje průkopnické poznatky o chování molekul vody.

Tento objev, který se chystá překreslit modely učebnic, má důležité důsledky pro naše chápání vědy o klimatu a životním prostředí.

Molekuly vody a slaná voda

Tradičně se chápalo, že molekuly vody na povrchu slané vody nebo roztoků elektrolytů jsou určitým způsobem uspořádány.

Toto zarovnání hraje klíčovou roli v různých atmosférických a environmentálních procesech, jako je vypařování oceánské vody, a je nedílnou součástí atmosférické chemie a vědy o klimatu.

Proto je komplexní pochopení tohoto chování povrchu klíčem k řešení dopadu člověka na naši planetu.

Tradiční metody pro studium těchto povrchů, zejména pomocí techniky známé jako generování součtu vibračních frekvencí (VSFG), však mají svá omezení.

Generování součtové frekvence vibrací (VSFG)

Zatímco VSFG může účinně měřit sílu molekulárních vibrací na těchto kritických rozhraních, nedokáže rozlišit, zda jsou tyto signály pozitivní nebo negativní.

Tato mezera historicky vedla k nejednoznačným interpretacím dat.

Výzkumný tým, využívající pokročilou verzi VSFG, známou jako Heterodyne-detected (HD)-VSFG, v kombinaci se sofistikovaným počítačovým modelováním, se těmto výzvám postavil čelem.

Jejich přístup umožnil přesnější studium různých roztoků elektrolytů a jejich chování na rozhraní vzduch-voda.

Revoluční výsledky

To, co bylo z této studie objeveno, není nic menšího než revoluční. Na rozdíl od zažitého přesvědčení, že ionty tvoří elektrickou dvojitou vrstvu, směrující molekuly vody jedním směrem, výzkum ukazuje úplně jiný scénář.

Kladné ionty (kationty) i záporné ionty (anionty) se nacházejí vyčerpané z rozhraní voda/vzduch.

Ještě zajímavější je, že kationty a anionty v jednoduchých elektrolytech mohou nasměrovat molekuly vody jak nahoru, tak dolů, čímž se mění současné modely.

Dr. Yair Litman z Youssef Hamid, katedra chemiespoluprvní autor studie, vysvětluje zjištění.

„Naše práce ukazuje, že povrch jednoduchých roztoků elektrolytů má jiné iontové rozložení, než se dříve myslelo,“ vysvětlil Litman.

„Spodní povrch obohacený o ionty určuje organizaci rozhraní: nahoře je několik vrstev čisté vody, pak vrstva bohatá na ionty, následovaná solným roztokem.“

Důsledky pro studium molekuly vody

Dr. Kuo Yang-chiang z Institutu Maxe Plancka, který je také spoluprvním autorem, potvrzuje důležitost těchto zjištění a zdůrazňuje kombinované použití vysoké úrovně HD-VSFG a simulací.

„Tento dokument ukazuje, že kombinace vysoké úrovně HD-VSFG a simulací je neocenitelným nástrojem, který přispěje k pochopení rozhraní kapalin na molekulární úrovni,“ vysvětlil Chiang.

Profesor Misha Boone, který na univerzitě vede katedru molekulární spektroskopie Institut Maxe Plancka„Tyto typy rozhraní existují všude na planetě, takže jejich studium nejen pomáhá našemu základnímu porozumění, ale může také vést k lepším zařízením a technologiím,“ říká. „Stejné metody používáme ke studiu rozhraní pevná látka/kapalina, Má potenciální využití v bateriích a skladování energie.

Dodává, že tým používá tyto metody ke studiu rozhraní pevná látka/kapalina, která by mohla mít potenciální uplatnění v oblastech, jako jsou baterie a skladování energie.

Stručně řečeno, tento výzkum je změnou paradigmatu v modelování chemie atmosféry a řadou aplikací, což představuje hlavní krok v našem chápání environmentálních procesů.

Je svědectvím neúnavného úsilí o poznání a transformační síly vědeckého výzkumu při přetváření našeho chápání přírodního světa.

Celá studie byla publikována v časopise Přírodní chemie.

—–

Jako to, co jsem četl? Přihlaste se k odběru našeho newsletteru a získejte poutavé články, exkluzivní obsah a nejnovější aktualizace.

Navštivte nás na EarthSnap, bezplatné aplikaci, kterou vám přináší Eric Ralls a Earth.com.

—–