Dilin soyuq metal dirəyə qədər donması kimi, buz da molekulların adsorbsiyasını və ya yapışqanlığını sürətləndirə bilər. Buzlu bir səth də molekulların işığın mövcudluğunda parçalanmasına səbəb ola bilər, iz qazları buraxır. Tədqiqatçılar bu reaksiyaları ölçməzdən və onların təsirlərini qlobal atmosfer modellərinə daxil etməzdən əvvəl tədqiqatçılar əvvəlcə buzun özünün quruluşunu başa düşməlidirlər.

Bu məqsədlə, Lawrence Livermore Milli Laboratoriyasının (LLNL) son araşdırması buzun səthini araşdırmaq üçün spektroskopiya, simulyasiya və maşın öyrənməsinin birləşməsindən istifadə etdi. Araşdırma JACS Au jurnalında dərc olunub .

Buzun daxili hissəsində, komanda protonların nizamsız olduğunu aşkar etdi: oksigen atomları fərqli bir şəkildə sabitlənərkən, hidrogen atomları təsadüfi yönümlüdür. Bunun əksinə olaraq, buzun səthində protonların nizamlı olduğunu kəşf etdilər: həm oksigen, həm də hidrogen atomları yerində sabitləşib.

Alimlər səthlər və ya interfeyslər kimi materialların asimmetrik bölgələrinin vibrasiya xassələrini yoxlayan vibrasiya cəmi-tezlik generasiyası (SFG) spektroskopiyasını simulyasiya edərək məlumatları əldə ediblər. Bu texnika yaxşı qurulub, lakin molekulyar məlumatın olmaması səbəbindən nəticələri eksperimental şəkildə şərh etmək çətin ola bilər. Neyron şəbəkəsini inkişaf etdirərək və simulyasiyaları tətbiq etməklə tədqiqatçılar spesifik su molekulu konfiqurasiyalarına spektr zirvələrini təyin edə bildilər.

“Bu maşın öyrənmə modelləri buz səthində müxtəlif proton tənzimləmələrinin səmərəli araşdırılmasını təmin etdi və eksperimental ölçmələri şərh etmək qabiliyyətimizi əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdı” dedi Kvant Simulyasiya Qrupunun LLNL fizikası və tədqiqatın ilk müəllifi Marqaret Berrens.

Nəşr səth spektrlərinin simulyasiyası və hesablanmasının səmərəli yolunu nümayiş etdirir və buz interfeyslərinin tədqiqi üçün alət kimi SFG spektroskopiyasının faydalı olduğunu sübut edir.

“Bizim tapıntılarımız və metodologiyamız unikal və kritik atmosfer şəraitində baş verən mürəkkəb kimyəvi proseslərin başa düşülməsini artıracaq” dedi LLNL alimi və layihənin əsas tədqiqatçısı Anh Pham.

İrəliyə baxaraq, komanda bərk-maye interfeyslərini araşdırmaq üçün oxşar iş prosesindən istifadə etməyi hədəfləyir.

Ətraflı məlumat: Margaret L. Berrens et al, Cəmi Tezlik Yaratma Spektrlərində Buz Səthlərinin Molekulyar Barmaq İzləri: Birinci Prinsiplər Maşın Öyrənmə Tədqiqatı, JACS Au (2025). DOI: 10.1021/jacsau.4c00957

Jurnal məlumatı: JACS Au 

Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir