Numa mudança acentuada em relação ao conhecimento tradicional, um estudo recente conduzido por pesquisadores da Universidade de… Universidade de Cambridge E o Instituto Max Planck de Pesquisa de polímeros Revela insights pioneiros sobre o comportamento das moléculas de água.
Esta descoberta, que pretende redesenhar modelos de livros didáticos, tem implicações importantes para a nossa compreensão do clima e da ciência ambiental.
Moléculas de água e água salgada
Tradicionalmente, entendia-se que as moléculas de água nas superfícies da água salgada, ou soluções eletrolíticas, se alinhavam de uma determinada maneira.
Este alinhamento desempenha um papel fundamental em vários processos atmosféricos e ambientais, como a evaporação da água oceânica, e é parte integrante da química atmosférica e da ciência climática.
Portanto, uma compreensão abrangente destes comportamentos superficiais é fundamental para abordar o impacto humano no nosso planeta.
No entanto, os métodos tradicionais de estudo destas superfícies, especialmente utilizando uma técnica conhecida como geração de soma de frequência vibracional (VSFG), têm suas limitações.
Geração de frequência de soma vibratória (VSFG)
Embora o VSFG possa medir com eficácia a força das vibrações moleculares nessas interfaces críticas, ele não consegue distinguir se esses sinais são positivos ou negativos.
Essa lacuna historicamente levou a interpretações ambíguas dos dados.
A equipe de pesquisa, usando uma versão avançada do VSFG, conhecida como Heterodyne-detected (HD)-VSFG, combinada com modelagem computacional sofisticada, abordou esses desafios de frente.
Sua abordagem permitiu um estudo mais preciso de diferentes soluções eletrolíticas e seu comportamento na interface ar-água.
Resultados revolucionários
O que foi descoberto neste estudo é nada menos que revolucionário. Ao contrário da antiga crença de que os íons formam uma dupla camada elétrica, direcionando as moléculas de água em uma direção, a pesquisa demonstra um cenário completamente diferente.
Tanto os íons positivos (cátions) quanto os íons negativos (ânions) são encontrados esgotados na interface água/ar.
O mais interessante é que cátions e ânions em eletrólitos simples podem direcionar as moléculas de água tanto para cima quanto para baixo, alterando os modelos atuais.
Dr. Youssef Hamid, Departamento de Químicacoautor do estudo, explica as descobertas.
“Nosso trabalho mostra que a superfície de soluções eletrolíticas simples tem uma distribuição iônica diferente da que se pensava anteriormente”, explicou Litman.
“A superfície inferior enriquecida com íons determina a organização da interface: no topo, há algumas camadas de água pura, depois uma camada rica em íons, seguida de salmoura.”
Implicações para o estudo da molécula de água
Ecoando a importância dessas descobertas, o Dr. Kuo Yang-chiang do Instituto Max Planck, que também é co-autor, destaca o uso combinado de HD-VSFG de alto nível e simulações.
“Este artigo demonstra que a combinação de HD-VSFG de alto nível e simulações é uma ferramenta inestimável que contribuirá para a compreensão em nível molecular de interfaces líquidas”, explicou Chiang.
Professor Misha Boone, que dirige o Departamento de Espectroscopia Molecular da universidade Instituto Max Planck“Esses tipos de interfaces existem em todo o planeta, portanto, estudá-los não apenas ajuda nosso entendimento básico, mas também pode levar a melhores dispositivos e tecnologias, “ele diz.” Aplicamos esses mesmos métodos para estudar interfaces sólidas/líquidas, que podem be Tem aplicações potenciais em baterias e armazenamento de energia.
Ele acrescenta que a equipe está aplicando esses métodos para estudar interfaces sólido/líquido, que podem ter aplicações potenciais em áreas como baterias e armazenamento de energia.
Em resumo, esta pesquisa é uma mudança de paradigma na modelagem química atmosférica e em uma gama de aplicações, representando um passo importante na nossa compreensão dos processos ambientais.
É uma prova da busca incansável pelo conhecimento e do poder transformador da investigação científica na remodelação da nossa compreensão do mundo natural.
O estudo completo foi publicado na revista Química da natureza.
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