Molekulat e ujit dhe uji i kripur
Tradicionalisht, është kuptuar se molekulat e ujit në sipërfaqet e ujërave të kripura, ose tretësirat e elektroliteve, rreshtohen në një mënyrë specifike.
Kjo shtrirje luan një rol kryesor në procese të ndryshme atmosferike dhe mjedisore, siç është avullimi i ujit të oqeanit, i cili është pjesë përbërëse e kimisë atmosferike dhe shkencës klimatike.
Prandaj, një kuptim i plotë i këtyre sjelljeve sipërfaqësore është thelbësor për adresimin e ndikimit njerëzor në planetin tonë.
Megjithatë, metodat tradicionale të studimit të këtyre sipërfaqeve, veçanërisht duke përdorur një teknikë të njohur si gjenerimi i shumës së frekuencës vibruese (VSFG), kanë pasur kufizimet e tyre.
Gjenerimi i frekuencës së shumës vibruese (VSFG)
Ndërsa VSFG mund të matë në mënyrë efektive forcën e dridhjeve molekulare në këto ndërfaqe kritike, nuk dallon nëse këto sinjale janë pozitive apo negative. Ky hendek ka çuar historikisht në interpretime të paqarta të të dhënave.
Ekipi hulumtues, duke përdorur një version të avancuar të VSFG, i njohur si heterodyne-detected (HD)-VSFG, i shoqëruar me modelimin e sofistikuar kompjuterik, i trajtoi këto sfida kokë më kokë.
Qasja e tyre lejoi një studim më të nuancuar të zgjidhjeve të ndryshme të elektroliteve dhe sjelljes së tyre në ndërfaqen ajër-ujë.
Rezultate revolucionare
Zbulimet nga ky studim janë asgjë më pak se revolucionare. Në kundërshtim me besimin e mbajtur prej kohësh se jonet formojnë një shtresë elektrike të dyfishtë, duke orientuar molekulat e ujit në një drejtim të vetëm, hulumtimi demonstron një skenar krejtësisht të ndryshëm.
Të dy jonet e ngarkuar pozitivisht (kationet) dhe jonet e ngarkuara negativisht (anionet) janë gjetur të varfëruar nga ndërfaqja ujë/ajër.
Më intriguese, kationet dhe anionet e elektroliteve të thjeshta mund të orientojnë molekulat e ujit në drejtimet lart dhe poshtë, duke përmbysur modelet ekzistuese.
Dr. Yair Litman i Departamentit të Kimisë Yusuf Hamied, një bashkëautor i parë i studimit, shtjellon gjetjet.
“Puna jonë tregon se sipërfaqja e tretësirave të thjeshta të elektrolitit ka një shpërndarje jonesh të ndryshme nga sa mendohej më parë,” shtoi Litman.
“Nënsipërfaqja e pasuruar me jon përcakton organizimin e ndërfaqes: në krye, ka disa shtresa uji të pastër, pastaj një shtresë e pasur me jone, e ndjekur nga tretësira e kripës.
Implikimet e studimit të molekulës së ujit
Duke i bërë jehonë rëndësisë së këtyre gjetjeve, Dr. Kuo-Yang Chiang nga Instituti Max Planck, gjithashtu një autor i parë, thekson përdorimin e kombinuar të HD-VSFG të nivelit të lartë dhe simulimeve.
“Ky dokument tregon se kombinimi i nivelit të lartë HD-VSFG me simulimet është një mjet i paçmuar që do të kontribuojë në kuptimin e nivelit molekular të ndërfaqeve të lëngshme,” shpjegoi Chiang.
Profesor Mischa Bonn, i cili drejton departamentin e spektroskopisë molekulare të Institutit Max Planck, shtoi: “Këto lloj ndërfaqesh ndodhin kudo në planet, kështu që studimi i tyre jo vetëm që ndihmon të kuptuarit tonë themelor, por gjithashtu mund të çojë në pajisje dhe teknologji më të mira. Ne po aplikojmë të njëjtat metoda për të studiuar ndërfaqet e ngurta/lëngshme, të cilat mund të kenë aplikime të mundshme në bateri dhe ruajtjen e energjisë.”
Në përmbledhje, ky hulumtim është një ndryshim paradigme në modelet e kimisë atmosferike dhe një sërë aplikimesh, duke shënuar një hap të rëndësishëm në të kuptuarit tonë të proceseve mjedisore.
