Направиха откритие за структурата на водата, което може да доведе до пренаписване на учебниците

С усъвършенстването на аналитичните методи съществуващите научни модели непрекъснато се преразглеждат. Един от последните, които са подложени на анализ, е начинът, по който молекулите са организирани на повърхността на солената вода.

Изследователи от Университета в Кеймбридж, Великобритания, и Института за изследване на полимерите „Макс Планк“, Германия, установиха, че електрически заредените частици, или йони, не са активни на самата повърхност на разтвора, както се смяташе досега – вместо това те се намират в подповърхностния слой.

Откритието ще наложи преразглеждане на учебниците, се казва в прессъобщение на Университета в Кеймбридж.

„Нашата работа показва, че повърхността на простите разтвори на електролити има много по-различно разпределение на йоните, отколкото се смяташе досега, и че обогатената с йони подповърхност определя как е организирано взаимодействието“, казва теоретичният химик Яир Литман от Университета в Кеймбридж.

За да направи откритието си, екипът е използвал усъвършенствана версия на технология за лазерно излъчване, наречена вибрационна сумарна честотна генерация (VSFG-vibrational sum-frequency generation), която измерва молекулярните вибрации в най-малките мащаби с впечатляваща точност.

Заедно с моделите, базирани на невронни мрежи, тази усъвършенствана техника означава, че изследователите са успели да видят дали йоните на повърхността са положително заредени (катиони) или отрицателно заредени (аниони).

Освен че открива подповърхностния слой от йони, новото изследване разкрива също, че тези йони могат да бъдат ориентирани както в посока нагоре, така и в посока надолу – което се отнася до действителното физическо разположение на молекулите – а не само в една посока.

„Най-отгоре има няколко слоя чиста вода, след това слой, богат на йони, и накрая – обемен солен разтвор“, казва Литман.

Накратко казано, експериментът разкрива какво се случва на самите граници на най-простите течни разтвори на електролити. Молекулярната подредба определя как те ще реагират с това, което ги заобикаля.

Задълбоченото разбиране на тези слоеве и тяхното подреждане може да послужи за основа на всякакви други модели – като тези, които имаме за повърхността на океана, например, които са жизненоважни за прогнозиране на ефектите от изменението на климата върху атмосферата.

Изследователите предполагат, че освен че ще подобрят разбирането ни за заобикалящия ни свят, тяхната работа може да помогне и при разработването на всякакъв вид технологии, в които трябва да се комбинират твърди и течни вещества – включително и батериите.

„Този тип взаимодействия се срещат навсякъде на планетата, така че изучаването им не само помага за фундаменталното ни разбиране, но може да доведе и до създаването на значително по-добри и по-ефективни устройства и технологии“, посочва молекулярният физик Миша Бон от Института за изследване на полимерите „Макс Планк“.

„Прилагаме същите методи за изучаване на интерфейсите между твърдото и течното вещество, които биха могли да намерят потенциално приложение в бъдещите батерии и съхранението на енергията“.