Στο διαρκώς εξελισσόμενο τοπίο της επιστημονικής εξερεύνησης, οι εξελίξεις στις αναλυτικές μεθόδους οδηγούν σε επαναξιολόγηση των καθιερωμένων μοντέλων. Μία από τις πιο πρόσφατες αποκαλύψεις προέρχεται από μια συνεργατική προσπάθεια μεταξύ ερευνητών του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ στο Ηνωμένο Βασίλειο και του Ινστιτούτου Max Planck για την έρευνα των πολυμερών στη Γερμανία, οι οποίοι έκαναν μια ανακάλυψη που σχετίζεται με την οργάνωση των μορίων στην επιφάνεια των όγκων αλμυρού νερού.
Σε αντίθεση με προηγούμενες υποθέσεις, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια ή ιόντα δεν βρίσκονται ενεργά στην άμεση επιφάνεια του διαλύματος. Αντίθετα, είναι τοποθετημένα σε ένα υπόγειο στρώμα. Αυτό το απροσδόκητο εύρημα καθιστά αναγκαία την επανεξέταση και προσαρμογή των υφιστάμενων μοντέλων των σχολικών βιβλίων, όπως τονίζεται σε δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ.
Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, θεωρητικός χημικός Yair Litman από το Πανεπιστήμιο του Cambridge, εξηγεί: “Η εργασία μας δείχνει ότι η επιφάνεια των απλών ηλεκτρολυτικών διαλυμάτων έχει διαφορετική κατανομή ιόντων από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα και ότι το εμπλουτισμένο με ιόντα υποεπιφανειακό στρώμα καθορίζει τον τρόπο οργάνωσης της διεπιφάνειας”.
Για να διαλευκάνουν αυτό το μυστήριο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια αναβαθμισμένη έκδοση της τεχνικής της vibrational sum-frequency generation (VSFG) με ακτινοβολία λέιζερ. Αυτή η προηγμένη μέθοδος τους επέτρεψε να μετρήσουν τις μοριακές δονήσεις στις μικρότερες κλίμακες με αξιοσημείωτη ακρίβεια. Συνδυάζοντας την τεχνική αυτή με μοντέλα που τροφοδοτούνται από νευρωνικά δίκτυα, οι ερευνητές διέκριναν το φορτίο (θετικό ή αρνητικό) και τον προσανατολισμό των ιόντων στην επιφάνεια.
Η μελέτη όχι μόνο αποκάλυψε την παρουσία ενός υποεπιφανειακού στρώματος ιόντων, αλλά αποκάλυψε επίσης την ικανότητα αυτών των ιόντων να προσανατολίζονται τόσο προς τα πάνω όσο και προς τα κάτω, επηρεάζοντας τη φυσική διάταξη των μορίων. Ο Litman διευκρινίζει: “Στην κορυφή, υπάρχουν μερικά στρώματα καθαρού νερού, στη συνέχεια ένα στρώμα πλούσιο σε ιόντα και τέλος το κύριο διάλυμα άλατος”.
Στην ουσία, το πείραμα ρίχνει φως στην περίπλοκη δυναμική που συμβαίνει στα όρια των περισσότερων απλών υγρών διαλυμάτων ηλεκτρολυτών. Η κατανόηση της μοριακής διάταξης σε αυτά τα διαλύματα έχει ευρύτερες επιπτώσεις, που επεκτείνονται στα μοντέλα που χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στην ατμόσφαιρα, ιδίως όσον αφορά την επιφάνεια των ωκεανών.
Οι ερευνητές αναμένουν ότι το πρωτοποριακό έργο τους μπορεί όχι μόνο να βελτιώσει την κατανόηση του φυσικού κόσμου, αλλά και να συμβάλει στην τεχνολογική πρόοδο, ιδίως σε τομείς όπου πρέπει να ενσωματωθούν στερεά και υγρά, όπως η ανάπτυξη μπαταριών.
Τι ακριβώς είναι οι αινιγματικοί γιγάντιοι εκρηκτικοί κρατήρες στον πάγο της Σιβηρίας;
Ο μοριακός φυσικός Mischa Bonn από το Ινστιτούτο Max Planck για την έρευνα των πολυμερών τονίζει την ευρεία εφαρμογή της έρευνας, δηλώνοντας: “Αυτού του είδους οι διεπιφάνειες εμφανίζονται παντού στον πλανήτη, οπότε η μελέτη τους όχι μόνο βοηθά στη θεμελιώδη κατανόησή μας αλλά μπορεί επίσης να οδηγήσει σε καλύτερες συσκευές και τεχνολογίες. Εφαρμόζουμε τις ίδιες μεθόδους για τη μελέτη διεπιφανειών στερεού/υγρού, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν πιθανές εφαρμογές στις μπαταρίες και την αποθήκευση ενέργειας”.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
