Открытие молекулы воды заставит переписать учебники • Earth.com

В результате заметного отхода от традиционных знаний недавнее исследование, проведенное исследователями из Университета… Кембриджский университет И Институт Макса Планка Исследование полимеров Раскрывает новаторские идеи о поведении молекул воды.

Это открытие, которое способно перекроить модели учебников, имеет важные последствия для нашего понимания климата и науки об окружающей среде.

Молекулы воды и соленая вода

Традиционно считалось, что молекулы воды на поверхности соленой воды или растворов электролитов выстраиваются определенным образом.

Это выравнивание играет ключевую роль в различных атмосферных и экологических процессах, таких как испарение океанской воды, и является неотъемлемой частью химии атмосферы и науки о климате.

Поэтому всестороннее понимание поведения поверхности является ключом к решению проблемы воздействия человека на нашу планету.

Однако традиционные методы исследования этих поверхностей, особенно с использованием метода, известного как генерация суммы частот колебаний (VSFG), имели свои ограничения.

Генерация суммарной частоты вибрации (VSFG)

Хотя VSFG может эффективно измерять силу молекулярных вибраций на этих критических границах раздела, он не может отличить, являются ли эти сигналы положительными или отрицательными.

Этот разрыв исторически приводил к неоднозначной интерпретации данных.

Исследовательская группа, используя усовершенствованную версию VSFG, известную как Heterodyne-detected (HD)-VSFG, в сочетании со сложным компьютерным моделированием, решила эти проблемы напрямую.

Их подход позволил более точно изучить растворы различных электролитов и их поведение на границе раздела воздух-вода.

Революционные результаты

То, что было обнаружено в результате этого исследования, является не чем иным, как революционным. Вопреки давнему мнению, что ионы образуют двойной электрический слой, направляя молекулы воды в одном направлении, исследование демонстрирует совершенно иной сценарий.

Как положительные ионы (катионы), так и отрицательные ионы (анионы) обнаруживаются истощенными на границе раздела вода/воздух.

Еще интереснее то, что катионы и анионы в простых электролитах могут направлять молекулы воды как вверх, так и вниз, переворачивая существующие модели.

Доктор Яир Литман Юсеф Хамид, химический факультетсоавтор исследования, объясняет результаты.

«Наша работа показывает, что поверхность растворов простых электролитов имеет иное распределение ионов, чем считалось ранее», — объяснил Литман.

«Обогащенная ионами нижняя поверхность определяет организацию интерфейса: вверху находится несколько слоев чистой воды, затем слой, богатый ионами, а затем рассол».

Значение для изучения молекулы воды

Подчеркивая важность этих результатов, доктор Куо Ян-цзян из Института Макса Планка, который также является соавтором, подчеркивает комбинированное использование HD-VSFG высокого уровня и моделирования.

«Эта статья демонстрирует, что сочетание высокоуровневого HD-VSFG и моделирования является бесценным инструментом, который будет способствовать пониманию границ раздела жидкостей на молекулярном уровне», — объяснил Чан.

Профессор Миша Бун, возглавляющий кафедру молекулярной спектроскопии в университете Институт Макса Планка«Эти типы интерфейсов существуют повсюду на планете, поэтому их изучение не только помогает нашему базовому пониманию, но также может привести к созданию более совершенных устройств и технологий, — говорит он. — Мы применяем те же самые методы для изучения интерфейсов твердое/жидкое тело, которые могут Он имеет потенциальное применение в батареях и накопителях энергии.

Он добавляет, что команда применяет эти методы для изучения границ раздела твердого тела и жидкости, которые могут иметь потенциальное применение в таких областях, как батареи и накопители энергии.

Подводя итог, можно сказать, что это исследование представляет собой смену парадигмы моделирования химии атмосферы и ряда приложений, представляя собой важный шаг в нашем понимании процессов окружающей среды.

Это свидетельство неустанного стремления к знаниям и преобразующей силы научных исследований в изменении нашего понимания мира природы.

Полная версия исследования опубликована в журнале Природная химия.

—–

Понравилось то, что я прочитал? Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать интересные статьи, эксклюзивный контент и последние обновления.

Посетите нас в EarthSnap, бесплатном приложении, созданном Эриком Раллсом и Earth.com.

—–