Dans un changement marqué par rapport aux connaissances traditionnelles, une étude récente menée par des chercheurs de l'Université de… L'université de Cambridge Et l'Institut Max Planck pour Recherche sur les polymères Révèle des informations pionnières sur le comportement des molécules d’eau.
Cette découverte, qui est sur le point de redessiner les modèles classiques, a des implications importantes pour notre compréhension des sciences du climat et de l’environnement.
Molécules d'eau et eau salée
Traditionnellement, on pensait que les molécules d’eau à la surface de l’eau salée, ou des solutions électrolytiques, s’alignaient d’une certaine manière.
Cet alignement joue un rôle central dans divers processus atmosphériques et environnementaux, tels que l’évaporation de l’eau des océans, et fait partie intégrante de la chimie atmosphérique et de la science du climat.
Par conséquent, une compréhension globale de ces comportements de surface est essentielle pour lutter contre l’impact humain sur notre planète.
Cependant, les méthodes traditionnelles d’étude de ces surfaces, notamment celles utilisant une technique connue sous le nom de génération de somme de fréquences vibratoires (VSFG), ont leurs limites.
Génération de fréquence à somme vibratoire (VSFG)
Bien que le VSFG puisse mesurer efficacement la force des vibrations moléculaires au niveau de ces interfaces critiques, il ne peut pas distinguer si ces signaux sont positifs ou négatifs.
Cet écart a toujours conduit à des interprétations ambiguës des données.
L’équipe de recherche, utilisant une version avancée de VSFG, connue sous le nom de Heterodyne-detected (HD)-VSFG, combinée à une modélisation informatique sophistiquée, a relevé ces défis de front.
Leur approche a permis une étude plus précise de différentes solutions électrolytiques et de leur comportement à l’interface air-eau.
Des résultats révolutionnaires
Ce qui a été découvert grâce à cette étude n’est rien de moins que révolutionnaire. Contrairement à la croyance de longue date selon laquelle les ions forment une double couche électrique dirigeant les molécules d’eau dans une direction, la recherche démontre un scénario complètement différent.
Les ions positifs (cations) et les ions négatifs (anions) se trouvent épuisés à l’interface eau/air.
Plus intéressant encore, les cations et les anions contenus dans des électrolytes simples peuvent diriger les molécules d’eau vers le haut et vers le bas, bouleversant ainsi les modèles actuels.
Dr Yaïr Litman Youssef Hamid, Département de Chimieco-premier auteur de l'étude, explique les résultats.
« Nos travaux montrent que la surface des solutions électrolytiques simples présente une distribution ionique différente de celle que l'on pensait auparavant », a expliqué Litman.
« La surface inférieure enrichie en ions détermine l'organisation de l'interface : au sommet, on trouve quelques couches d'eau pure, puis une couche riche en ions, suivies de saumure. »
Implications pour l'étude de la molécule d'eau
Faisant écho à l'importance de ces résultats, le Dr Kuo Yang-chiang de l'Institut Max Planck, également co-premier auteur, souligne l'utilisation combinée du HD-VSFG de haut niveau et des simulations.
« Cet article démontre que la combinaison du HD-VSFG de haut niveau et des simulations est un outil inestimable qui contribuera à la compréhension des interfaces liquides au niveau moléculaire », a expliqué Chiang.
Professeur Misha Boone, qui dirige le département de spectroscopie moléculaire de l'université Institut Max Planck« Ces types d'interfaces existent partout sur la planète, donc les étudier non seulement contribue à notre compréhension de base, mais pourrait également conduire à de meilleurs dispositifs et technologies », dit-il. « Nous appliquons ces mêmes méthodes pour étudier les interfaces solide/liquide, ce qui pourrait be Il a des applications potentielles dans les batteries et le stockage d’énergie.
Il ajoute que l’équipe applique ces méthodes pour étudier les interfaces solide/liquide, qui pourraient avoir des applications potentielles dans des domaines tels que les batteries et le stockage d’énergie.
En résumé, cette recherche constitue un changement de paradigme dans la modélisation de la chimie atmosphérique et dans une gamme d’applications, représentant une étape majeure dans notre compréhension des processus environnementaux.
C’est un témoignage de la recherche incessante du savoir et du pouvoir transformateur de la recherche scientifique pour remodeler notre compréhension du monde naturel.
L'étude complète a été publiée dans la revue Chimie naturelle.
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