Откриването на водната молекула ще принуди учебниците да бъдат пренаписани • Earth.com

В подчертана промяна от традиционните знания, скорошно проучване, проведено от изследователи от Университета на… Кеймбриджки университет И Институтът Макс Планк Полимерни изследвания Разкрива пионерски прозрения за поведението на водните молекули.

Това откритие, което е готово да преначертае моделите на учебниците, има важни последици за нашето разбиране за климата и науката за околната среда.

Водни молекули и солена вода

Традиционно се е разбирало, че водните молекули върху повърхностите на солена вода или електролитни разтвори са подредени по определен начин.

Това подравняване играе ключова роля в различни атмосферни и екологични процеси, като изпаряване на океанска вода, и е неразделна част от атмосферната химия и науката за климата.

Следователно цялостното разбиране на тези повърхностни поведения е от ключово значение за справяне с човешкото въздействие върху нашата планета.

Въпреки това, традиционните методи за изследване на тези повърхности, особено с помощта на техника, известна като генериране на сума от вибрационни честоти (VSFG), имат своите ограничения.

Генериране на вибрационна сумарна честота (VSFG)

Докато VSFG може ефективно да измерва силата на молекулярните вибрации в тези критични интерфейси, той не може да различи дали тези сигнали са положителни или отрицателни.

Тази празнина исторически е довела до двусмислени тълкувания на данните.

Изследователският екип, използващ усъвършенствана версия на VSFG, известна като Heterodyne-detected (HD)-VSFG, съчетана със сложно компютърно моделиране, се справи директно с тези предизвикателства.

Техният подход позволи по-прецизно изследване на различни електролитни разтвори и тяхното поведение на интерфейса въздух-вода.

Революционни резултати

Това, което беше открито от това проучване, е нищо по-малко от революционно. Противно на дългогодишното вярване, че йоните образуват двоен електрически слой, насочвайки водните молекули в една посока, изследването демонстрира напълно различен сценарий.

Както положителните йони (катиони), така и отрицателните йони (аниони) са изчерпани от повърхността вода/въздух.

По-интересното е, че катионите и анионите в простите електролити могат да насочват водните молекули както нагоре, така и надолу, обръщайки сегашните модели.

Д-р Яир Литман Юсеф Хамид, Катедра по химиясъавтор на изследването, обяснява констатациите.

„Нашата работа показва, че повърхността на прости електролитни разтвори има различно йонно разпределение, отколкото се смяташе досега“, обясни Литман.

„Обогатената с йони долна повърхност определя организацията на интерфейса: в горната част има няколко слоя чиста вода, след това богат на йони слой, последван от саламура.“

Последици за изследването на водната молекула

Повтаряйки важността на тези констатации, д-р Куо Янг-чианг от Института Макс Планк, също съавтор, подчертава комбинираното използване на HD-VSFG на високо ниво и симулации.

„Тази статия демонстрира, че комбинацията от HD-VSFG на високо ниво и симулации е безценен инструмент, който ще допринесе за разбирането на течните интерфейси на молекулярно ниво“, обясни Чианг.

Професор Миша Буун, който ръководи катедрата по молекулярна спектроскопия в университета Институт Макс Планк„Тези типове интерфейси съществуват навсякъде по планетата, така че изучаването им не само помага за основното ни разбиране, но също така може да доведе до по-добри устройства и технологии“, казва той. „Ние прилагаме същите тези методи, за да изучаваме твърди/течни интерфейси, които могат има потенциални приложения в батерии и съхранение на енергия.

Той добавя, че екипът прилага тези методи за изследване на интерфейси твърдо/течно, които биха могли да имат потенциални приложения в области като батерии и съхранение на енергия.

В обобщение, това изследване е промяна на парадигмата в моделирането на атмосферната химия и набор от приложения, представляващи важна стъпка в нашето разбиране на процесите в околната среда.

Това е доказателство за безмилостния стремеж към знания и трансформиращата сила на научните изследвания в прекрояването на нашето разбиране за естествения свят.

Пълното проучване е публикувано в списанието Природна химия.

—–

Като това, което прочетох? Абонирайте се за нашия бюлетин, за да получавате интересни статии, ексклузивно съдържание и най-новите актуализации.

Посетете ни в EarthSnap, безплатно приложение, предоставено ви от Eric Ralls и Earth.com.

—–