Mica ponuja namig o tem, kako voda prevaža minerale

Anonim

Da bi razumeli različne okoljske procese in se naučili bolje obravnavati učinke onesnaževanja, so znanstveniki želeli slediti gibanju elementov skozi okolje, zlasti na vmesnikih med vodo in minerali.

V novi študiji ameriškega Ministrstva za energijo (DOE) Argonne National Laboratory v sodelovanju z Univerzo Illinois in Chicago ter Univerzo v Delawarju so lahko kemiki pogledali vmesnik med vodo in mišičevsko sljudo, ravno mineralno pogosto najdemo v granitu, tleh in številnih sedimentih. Raziskovalci so zlasti preučevali ujetje in sprostitev rubidija - kovine, ki je tesno povezana, vendar je bolj enostavno izpostavljena kot skupni elementi, kot so kalij in natrij.

V poskusu so raziskovalci pretakali raztopino, ki vsebuje rubidij, preko sljude, ki je povzročila atomi rubida, ki nadomestijo kalij, ki se naravno pojavlja v bližini površine sljude. Nato smo zamenjali rubidijovo raztopino za eno, ki vsebuje natrij, kar je zamenjalo atome rubida.

Po mnenju kemologa Argonne Sang Soo Lee, ki je vodil študijo, je bila dinamika transporta ionov v veliki meri nadzorovana z elektrostatičnimi lastnostmi na vmesniku med sljudo in vodo. V bistvu se atomi rubida "pritrjujejo" na površino sline, podobno temu, kako se linti obesi v oblačila. Jakost obnašanja je bila določena predvsem s tem, koliko vodnih molekul je bilo med površino sljude in rubidijem - manj vodnih molekul, strožje pa se je držalo.

Lee in njegov kolega Argonne, kemik Paul Fenter, so uporabili Argonnov napredni Photon Source, urad DOE za uporabniške instrumente, da bi opazovali aktivnost rubida z uporabo tehnike, imenovane resonančne anomalozne rentgenske odbojnosti. Ta tehnika omogoča znanstvenikom, da sondo položaja enega samega elementa na vmesniku.

"V bistvu je to, da iščete zlate šipke na drevesu in uporabite tehniko, ki vam prikaže samo, kje so rumene stvari, " je dejal Fenter.

Z uporabo tehnike so raziskovalci lahko kondenzirali časovni okvir, ki ga potrebuje za merjenje signala iz podatkov. "Običajno ti podatki vzamejo uro za merjenje, zdaj pa imamo lahko časovno ločljivost eno ali dve sekundi, " je dejal Fenter.

Ob sliki o realnem času dinamike teh vrst vmesnikov dajejo znanstvenikom nov pogled na to, kako ionov občutijo površine energetsko. "Če pomislite na naše poskuse, kot so gledanje letal na letališču, smo prej lahko vedeli, koliko Boeings ali Cessnas je bilo, " je dejal Lee. "Zdaj imamo način gledanja, kako letala dejansko vzletijo in pristanejo."

Dokument, ki temelji na raziskavi, je v Nature Communications objavil 9. junija, "Obseg kinetike in dinamike kationske izmenjave v vmesniku muscovite-voda v realnem času".

menu
menu