Johanna Klyne, Fritz Haber İnstitutu tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Sol: Səthlərarası su. Sağ: Dərinlikdən asılı siqnal töhfələri ilə birlikdə hava ilə sərhəddə suyun istiqamətlərinin sxemi. Mənbə: FHI

Fritz Haber İnstitutunun və Berlin Azadlıq Universitetinin Fiziki Kimya şöbəsinin tədqiqatçıları maye su ilə hava arasındakı sərhəddə su molekullarının düzülüşünü aşkar ediblər. Onların tapıntıları əsasən su molekullarının spesifik düzülüşü ilə müəyyən edilən sərhəd kimyasını daha yaxşı başa düşməyə kömək edir. “Science Advances” jurnalında dərc olunan tədqiqat göstərir ki, xüsusilə indiyə qədər laqeyd qalan bir parametr fundamental əhəmiyyətə malikdir: suyun burulması.

Niyə hava-su sərhədini öyrənməlisiniz?

Su, mübahisəsiz olaraq, Yer kürəsindəki ən vacib molekuldur. Suyun sərhədləri fiziologiya daxilində, okean səthində və atmosferdə çoxsaylı proseslərdə mühüm rol oynayır. Bu proseslərdə, əsasən, onların davranışını birbaşa sərhəddə yerləşən inanılmaz dərəcədə nazik su bölgəsi idarə edir.

Ən əsası, səthin mövcudluğu suyun molekulyar quruluşunu pozur, üstünlük verilən istiqamətlər və dəyişdirilmiş hidrogen rabitəsi şəbəkəsi yaradır ki, bu da həmin bölgədə suyun tamamilə fərqli xüsusiyyətlərinə səbəb olur. Bu unikal strukturlar bir çox sətharası hadisələrin mərkəzində olsa da, onları xarakterizə etmək olduqca çətindir.

Çətinlik: Son dərəcə nazik sətharası su bölgəsindən struktur detallarının əldə edilməsi

Səthlərarası su bölgəsi inanılmaz dərəcədə nazikdir (~8 Anqstrom) və yalnız dörd su molekulu təbəqəsini əhatə edir. Bu səthlərarası bölgənin altında su özünün həcm xüsusiyyətlərini mənimsəyir. Səthlərarası bölgədəki molekulyar su quruluşu haqqında təfərrüatları aydınlaşdırmaq üçün tədqiqatçılar yalnız bu ilk dörd su təbəqəsini araşdırmalı və hər birindəki molekulyar istiqamətlər haqqında məlumat əldə etməlidirlər. Lakin, bu cür təcrübələrin aparılması hələlik mümkün olmayıb və nəticədə onilliklər boyu davam edən intensiv tədqiqatlara baxmayaraq, səthlərarası suyun dəqiq molekulyar quruluşu naməlum olaraq qalıb.

Dərinlik həlli ilə vibrasiya spektroskopiyası simulyasiyalarla birlikdə

Fritz Haber İnstitutundakı tədqiqat qrupu, su səthini şüalandırmaq və su molekullarında qeyri-xətti titrəmələri həyəcanlandırmaq üçün infraqırmızı və görünən lazerlərin kombinasiyasından istifadə edən bu yaxınlarda hazırlanmış dərinlik həlli ilə vibrasiya spektroskopiyası vasitəsilə bu çətinliyin öhdəsindən gəldi. Bu proses müxtəlif görünən tezliklərdə iki yeni lazer şüası, yəni cəm və fərq tezlik siqnalları yaradır .

Bu siqnalların faza və amplitudasındakı kiçik fərqlərdən istifadə edərək, komanda dəqiq dərinlik məlumatlarını çıxarmağı və səthlərarası su bölgəsindən vibrasiya reaksiyasını təcrid etməyi bacardı. Daha sonra yaranan spektrlər, səthlərarası bölgədəki su molekullarının istiqamətlərinin aydın mənzərəsini əldə etmək üçün FU Berlin komandası tərəfindən aparılan yüksək səviyyəli kompüter simulyasiyaları ilə birləşdirildi.

Bu birləşdirilmiş yanaşma və yeni eksperimental texnika sayəsində tədqiqatçılar ilk dörd təbəqədəki su molekullarının təbəqədən təbəqəyə dəyişən molekulyar əyilmə və burulma bucaqları ilə çox yaxşı müəyyən edilmiş bir oriyentasiya quruluşuna malik olduğunu aşkar etdilər. Əyilmə bucağı su dipolu ilə səth normalı arasındakı bucaq kimi müəyyən edilsə də, molekulyar burulma bucağı dipol oxu ətrafında fırlanmanı təsvir edir.

Bu tapıntılara əsaslanaraq, tədqiqat qrupu, əvvəllər nəzərə alınmayan dərinliyə bağlı molekulyar bükülmə paylanmasının hava ilə sərhəddə əhəmiyyətini vurğulayaraq, səthlərarası suyun “yuxarı və ya aşağı” istiqamətlənən molekulları baxımından ümumi struktur təhlilinin əsasən qeyri-kafi olduğunu göstərə bildi . Bu, səthlərarası suyun su sərhədlərindəki prosesləri anlamağımıza mühüm təsir göstərən yenidən işlənmiş struktur mənzərəsinə gətirib çıxarır.

Nəşr detalları

Alexander P. Fellows və digərləri, Fazalararası suyun struktur anizotropiyası üçün təbəqədən asılı molekulyar burulmanın əhəmiyyəti, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adz5505

Jurnal məlumatları: Elmin irəliləyişləri 

Əsas anlayışlar

Bioloji maye dinamikasıSəth və səthlərarası hadisələrİnterfeyslər

Fritz Haber İnstitutu tərəfindən təmin edilib