既存の知識との驚異的な変化で、 ケンブリッジ大学 そしてマックスプランク研究所 高分子研究 水分子の挙動に関する画期的な洞察を示しています。
教科書モデルを再描画する準備ができているこの発見は、気候と環境科学に対する私たちの理解に大きな影響を与えます。
水分子と海水
伝統的に、海水表面の水分子または電解質溶液は特定の方法で整列されることが理解されてきた。
これらの整列は、大気化学や気候科学に不可欠な海水の蒸発など、さまざまな大気と環境の過程で重要な役割を果たします。
したがって、これらの表面挙動を徹底的に理解することは、人間が地球に与える影響を解決するために重要です。
しかし、特にVSFG（振動和周波数生成）と呼ばれる技術を使用してこれらの表面を研究する従来の方法には限界がありました。
振動和周波数生成（VSFG）
VSFGはこれらの重要な界面で分子振動の強度を効果的に測定することができますが、これらの信号が陽性か陰性かを区別するには欠けています。
このようなギャップは、歴史的にデータの曖昧な解釈をもたらした。
高度なコンピュータモデリングと組み合わせたヘテロダインセンシング（HD） – VSFGとして知られているVSFGの高度なバージョンを使用する研究チームは、これらの課題を正面から解決しました。
彼らのアプローチは、さまざまな電解液と空気 – 水界面での挙動のより微妙な研究を可能にしました。
革命的な結果
この研究で明らかになった事実は、まさに革命的でした。 イオンが電気二重層を形成して水分子の方向を一方向に向けるという長い信念とは異なり、今回の研究はまったく異なるシナリオを示しています。
正に帯電したイオン（カチオン）と負に帯電したイオン（アニオン）の両方が水／空気界面で枯渇することがわかった。
より興味深いことに、単純な電解質のカチオンとアニオンは、水分子を上下方向に方向付け、既存のモデルを反転させることができる。
ヤール・リットマン博士 Yusuf Hamied化学科研究の共同第一著者である研究結果を詳しく説明します。
「私たちの研究は、単純な電解質溶液の表面が以前に考えたものとは異なるイオン分布を持っていることを示しています」とLitmanは説明しました。
「イオンが豊富な地下面は界面の構成を決定します。上部にはいくつかの純粋な水層があり、それにはイオン豊富な層、次にバルク塩溶液があります。」
水分子研究の意味
共同ファーストの著者であるマックス・プランク研究所のKuo-Yang Chiang博士は、この発見の重要性を強調しながら、高レベルのHD-VSFGとシミュレーションの組み合わせの使用を強調しています。
「この論文は、高レベルのHD-VSFGをシミュレーションと組み合わせることが、液体界面の分子レベルの理解に寄与する貴重なツールであることを示している」とChiang氏は説明した。
分子分光部長のミシャ・ボン教授は マックスプランク研究所「この種のインターフェースは地球上のどこにでも発生するため、この研究は私たちの基本的な理解に役立つだけでなく、より良いデバイスと技術につながる可能性があります。 私たちは、電池とエネルギー貯蔵の分野に潜在的に応用できる固体/液体界面を研究するために、これと同じ方法を適用しています。」
彼は、チームがバッテリーやエネルギー貯蔵などの分野に潜在的に適用できる固体/液体インターフェースを研究するためにこれらの方法を適用していると付け加えました。
要約すると、この研究は、大気化学モデルとさまざまなアプリケーションのパラダイム変換によって、環境プロセスの理解に重要な進歩をもたらしました。
これは、自然世界に対する私たちの理解を再構築する際の絶え間ない知識の追求と科学的探求の変革的な力を示す証拠です。
全体の研究はジャーナルに掲載されました。 自然化学。
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