전통적인 지식이 눈에 띄게 바뀌면서, University of University의 연구자들이 실시한 최근 연구는… 케임브리지 대학교 그리고 막스 플랑크 연구소 고분자 연구 물 분자의 거동에 대한 선구적인 통찰력을 보여줍니다.
교과서 모델을 다시 그릴 예정인 이 발견은 기후 및 환경 과학에 대한 우리의 이해에 중요한 의미를 갖습니다.
물 분자와 소금물
전통적으로 소금물, 즉 전해질 용액 표면의 물 분자는 특정한 방식으로 배열되어 있는 것으로 이해되었습니다.
이러한 정렬은 해수 증발과 같은 다양한 대기 및 환경 과정에서 중추적인 역할을 하며 대기 화학 및 기후 과학의 필수적인 부분입니다.
따라서 이러한 표면 행동에 대한 포괄적인 이해는 인간이 지구에 미치는 영향을 해결하는 데 중요합니다.
그러나 특히 VSFG(진동 주파수 합 생성)라는 기술을 사용하여 이러한 표면을 연구하는 기존 방법에는 한계가 있었습니다.
진동합 주파수 생성(VSFG)
VSFG는 이러한 중요한 인터페이스에서 분자 진동의 강도를 효과적으로 측정할 수 있지만 이러한 신호가 양성인지 음성인지 구별할 수는 없습니다.
이러한 격차는 역사적으로 데이터에 대한 모호한 해석을 가져왔습니다.
연구팀은 정교한 컴퓨터 모델링과 결합된 헤테로다인 감지(HD)-VSFG로 알려진 VSFG의 고급 버전을 사용하여 이러한 문제를 정면으로 해결했습니다.
그들의 접근 방식은 다양한 전해질 용액과 공기-물 경계면에서의 거동에 대한 보다 정확한 연구를 가능하게 했습니다.
혁명적인 결과
이번 연구를 통해 밝혀진 사실은 그야말로 혁명적이었습니다. 이온이 전기 이중층을 형성하여 물 분자를 한 방향으로 유도한다는 오랜 믿음과는 달리 이번 연구는 완전히 다른 시나리오를 보여줍니다.
양이온(양이온)과 음이온(음이온) 모두 물/공기 경계면에서 고갈된 것으로 나타납니다.
더 흥미롭게도 단순 전해질의 양이온과 음이온은 물 분자를 위아래 방향으로 유도하여 현재 모델을 뒤집을 수 있습니다.
야이르 리트만 박사 Youssef Hamid, 화학과연구의 공동 제1저자인 는 연구 결과를 설명합니다.
“우리의 연구는 단순한 전해질 용액의 표면이 이전에 생각했던 것과 다른 이온 분포를 가지고 있음을 보여줍니다”라고 Litman은 설명했습니다.
“이온이 풍부한 하부 표면은 인터페이스의 구성을 결정합니다. 상부에는 몇 개의 순수한 물 층, 이온이 풍부한 층, 염수가 뒤따릅니다.”
물 분자 연구에 대한 시사점
공동 제1저자이자 Max Planck Institute의 Kuo Yang-chiang 박사는 이러한 발견의 중요성을 강조하며 높은 수준의 HD-VSFG와 시뮬레이션의 결합 사용을 강조합니다.
“이 논문은 높은 수준의 HD-VSFG와 시뮬레이션의 결합이 액체 인터페이스의 분자 수준 이해에 기여할 귀중한 도구임을 보여줍니다.”라고 Chiang은 설명했습니다.
대학 분자분광학 학과장 미샤 분(Misha Boone) 교수 막스 플랑크 연구소“이러한 유형의 인터페이스는 지구상 어디에나 존재하므로 이를 연구하면 기본적인 이해에 도움이 될 뿐만 아니라 더 나은 장치와 기술로 이어질 수도 있습니다. 우리는 이와 동일한 방법을 고체/액체 인터페이스 연구에 적용합니다. 배터리 및 에너지 저장 분야에 잠재적으로 응용할 수 있습니다.
그는 팀이 배터리 및 에너지 저장과 같은 분야에 잠재적으로 응용될 수 있는 고체/액체 인터페이스를 연구하기 위해 이러한 방법을 적용하고 있다고 덧붙였습니다.
요약하면, 이 연구는 대기 화학 모델링과 다양한 응용 분야의 패러다임 전환이며, 환경 과정에 대한 이해의 주요 단계를 나타냅니다.
이는 자연 세계에 대한 우리의 이해를 재구성하는 데 있어 끊임없는 지식 추구와 과학 연구의 변혁적인 힘에 대한 증거입니다.
전체 연구는 저널에 게재되었습니다. 자연화학.
—–
내가 읽은 내용처럼요? 흥미로운 기사, 독점 콘텐츠 및 최신 업데이트를 받으려면 뉴스레터를 구독하세요.
Eric Ralls와 Earth.com이 제공하는 무료 앱인 EarthSnap을 방문해 보세요.
—–
