مدل‌های کتاب‌های درسی نیاز به بازنگری دارند، زیرا تیمی از محققان اثبات کرده‌اند که مولکول‌های آب در سطح آب نمک به شکلی متفاوت از آنچه پیش‌تر فکر می‌شد نظم‌بندی می‌شوند. واکنش‌های مهم مرتبط با اقلیم و فرآیندهای زیست محیطی در نقاط تلاقی آب و هوا اتفاق می‌افتد، مانند تبخیر آب اقیانوس که نقش مهمی در شیمی جوی و علم اقلیم دارد. درک این واکنش‌ها برای کاهش تأثیر انسان بر سیاره اساسی است.
توزیع یون‌ها در نقطه تلاقی هوا و آب می‌تواند بر فرآیندهای جوی تأثیر بگذارد، اما درک دقیق از واکنش‌های میکروسکوپی در این تلاقی‌ها تا کنون موضوع مورد بحرانی بحرانی بوده است. در مقاله‌ای که امروز در مجله Nature Chemistry منتشر شده است، محققان از دانشگاه کمبریج و مؤسسه مکس پلانک برای تحقیق در زمینه تحقیقات پلیمر در آلمان نشان می‌دهند که یون‌ها و مولکول‌های آب در سطح بیشترین محلول‌های آب نمکی به نام محلول‌های الکترولیتی به شکل کاملاً متفاوتی از آنچه به طور سنتی فهمیده شده است، سازمان‌دهی شده‌اند. این ممکن است به مدل‌های بهتر شیمی جوی و دیگر کاربردها منجر شود.
برای مطالعه نحوه تأثیر یون‌ها بر مولکول‌های آب در نقطه دقیق تلاقی هوا و آب، محققان از تکنیک تولید فرکانس‌های متمرکز ارتعاشی (vibrational sum-frequency )(VSFG) استفاده کردند. با این تکنیک تابش لیزر، امکان اندازه‌گیری ارتعاشات مولکول به طور مستقیم در این تلاقی‌های کلیدیمسیر میکند و با استفاده از یک شکل پیشرفته‌تر از VSFG، به نام HD-VSFG، تیم تحقیقاتی چالش‌های این تکنیک را پشت سر گذاشت. سپس مدل‌های رایانه‌ای پیشرفته‌ای برای شبیه‌سازی تلاقی‌ها در حالت‌های مختلف توسعه دادند.
نتایج ترکیبی نشان داد که هر دو یون‌های مثبت (کاتیون) و یون‌های منفی (آنیون) از تلاقی آب/هوا حذف می‌شوند و این یون‌ها مولکول‌های آب را به جهت‌های بالا و پایین هدایت می‌دهند. و این مغایر با مدل‌های کتاب‌های درسی است که در کتاب ها میبینیم یعنی یون‌ها یک لایه الکتریکی دوگانه ایجاد می‌کنند و مولکول‌های آب را فقط به یک سو جهت می‌دهند.
دکتر یائیر لیتمن، همکار اول مقاله، اظهار کرد: “تحقیقات ما نشان می‌دهد که در سطح محلول‌های الکترولیتی ساده توزیع یون‌ها از آنچه پیش‌تر فکر می‌شد متفاوت است و این تعیین میکند که چگونه تلاقی سازمان‌دهی می‌شود.”
دکتر کو-یانگ چیانگ از مؤسسه مکس پلانک نیز اظهار کرد: “این مقاله نشان می‌دهد که ترکیب HD-VSFG با شبیه‌سازی‌ها ابزاری بسیار ارزشمند است که به درک مولکولی ترازوهای مایع کمک خواهد کرد.”
پروفسور میشا بان، رئیس دپارتمان اسپکتروسکوپی مولکولی مؤسسه مکس پلانک، افزود: “این نوع تلاقی‌ها در همه جای کره زمین اتفاق می‌افتند، بنابراین مطالعه آنها نه تنها به درک اساسی کمک میکند بلکه می‌تواند به دستگاه‌ها و فناوری‌های بهتری منجر شود. ما همین روش‌ها را برای مطالعه تلاقی‌های جامد/مایع نیز استفاده می‌کنیم که ممکن است کاربردهای پتانسیلی در باتری‌ها و ذخیره انرژی داشته باشد.”
Materials provided by University of Cambridge. Note: Content may be edited for style and length.
