โพสต์ยอดนิยม

ตัวเลือกของบรรณาธิการ - 2019

ข้อมูลเชิงลึกใหม่ในสภาวะที่มีความสำคัญสูงสุดของน้ำ

Anonim

การใช้แบบจำลองพลวัตโมเลกุลนักวิจัยได้วิเคราะห์สมบัติของน้ำเหนือวิกฤต นักวิจัยพบว่าโครงสร้างของเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นในสภาวะที่มีสภาวะเหนือวิกฤตและยังสามารถจำลองสเปกตรัมของเทราเฮิร์ทซที่เกี่ยวข้องได้ วิธีนี้อาจช่วยในการแปลผลการทดลองได้ในอนาคต

การโฆษณา


ที่อุณหภูมิประมาณ 375 องศาเซลเซียสและความดัน 220 เท่าสูงกว่าปกติน้ำถึงสถานะ supercritical ซึ่งจะไม่สามารถจำแนกสถานะของเหลวและก๊าซได้อย่างชัดเจนตามความเห็นของหนังสือแบบดั้งเดิม

อาร์กิวเมนต์ที่รัฐ supercritical อาจแบ่งออกเป็นก๊าซคล้ายและระบอบการปกครองเหมือนของเหลวแยกจากกันด้วยสาย Widom ที่เรียกว่าไม่ได้นำมาจนถึงไม่กี่ปีที่ผ่านมาอธิบาย Christoph Schran จากศูนย์สำหรับ ทฤษฎีทางทฤษฎีที่ Ruhr-Universität Bochum นำโดยดร. โดมินิกมาร์กซ์

สามรัฐน้ำในการเปรียบเทียบ

การใช้แบบจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลทีมที่นำโดยศาสตราจารย์มาร์กซ์ได้วิเคราะห์วิธีการศึกษาสาย Widom โดยการทดลองด้วยเครื่องสเปกโตรสโกปี พวกเขาตีพิมพ์ผลของพวกเขาในการทำงานร่วมกันกับโปแลนด์ Gdansk University of Technology ใน Physical Review Letters การจำลองได้ดำเนินการบางส่วนที่ศูนย์ข้อมูล Leibniz Supercomputing ในมิวนิก

นักทฤษฎีเปรียบเทียบสามรัฐ: สถานะของน้ำเหลวที่อุณหภูมิห้อง รัฐ supercritical ที่มีความหนาแน่นสูง; และสถานะ supercritical ที่มีความหนาแน่นต่ำ การวิเคราะห์พบว่าเครือข่ายพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของไฮโดรเจนมีความแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในสามรัฐดังกล่าว

รัฐต่างกันตามขนาดและจำนวนกลุ่มน้า

ในน้ำเหลวที่อุณหภูมิห้องโมเลกุลของไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดจะถูกยึดด้วยพันธะไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามในน้ำที่มีความสำคัญอย่างยิ่งยวดจะมีกลุ่มที่แยกออกมา ประกอบด้วยโมเลกุลของน้ำที่อยู่ภายในกลุ่มผ่านพันธะไฮโดรเจน แต่ไม่มีพันธะไฮโดรเจนใด ๆ กับกลุ่มอื่น

จำนวนกลุ่มที่มีขนาดแตกต่างกันมีความแตกต่างระหว่างรัฐที่มีความเข้มสูงและความหนาแน่นต่ำ คุณสมบัติของเฟสของแก๊สมีอยู่ในน้ำที่มีความหนาแน่นต่ำและมีความหนาแน่นต่ำซึ่งเป็นของเหลวในน้ำที่มีความหนาแน่นสูง

นักวิจัยได้จำลองการสั่นสะเทือนของสเปกตรัมที่เกี่ยวข้องกับสามรัฐในช่วงเทอร์เฮิร์ทซ์ซึ่งรูปร่างส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยโครงสร้างของเครือข่ายพันธะไฮโดรเจน จากการทดลองนี้ไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงว่าปัจจัยใดมีผลต่อรูปร่างของสเปกตรัมในระดับโมเลกุล ทฤษฎีเคมีสามารถปิดช่องว่างนี้ได้: การศึกษาในปัจจุบันได้ชี้ให้เห็นถึงกระบวนการทางกายภาพที่กำหนดรูปร่างของสเปกตรัมของเทอร์เฮิร์ทซของก๊าซที่มีลักษณะคล้ายก๊าซและของเหลวเหมือนน้ำซุปเปอร์คริติค

"การจำลองของเราแสดงให้เห็นว่าสเปคโทรสเทอร์เฮิร์ทซ์ควรเป็นวิธีที่เหมาะสำหรับการวิเคราะห์สมบัติของพันธะไฮโดรเจนในสภาวะที่อยู่เหนือวิกฤตของน้ำทั้งสองด้านของเส้น Widom" Schran สรุป "นอกจากนี้การค้นพบของเราจะช่วยในการตีความกระบวนการโมเลกุลพื้นฐานในสเปกตรัมที่วัดได้"

ของเหลว Supercritical เป็นตัวทำละลายสำหรับอุตสาหกรรม

น้ำ Supercritical มีความเกี่ยวข้องไม่เพียง แต่สำหรับงานวิจัยทางวิชาการเท่านั้น อุตสาหกรรมใช้มันเป็นตัวทำละลายเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ความแปรปรวนเล็กน้อยของความดันหรืออุณหภูมิส่งผลกระทบต่อสมบัติของมันในระดับมาก ดังนั้นน้ำที่มีความเข้มข้นสูงสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อนำคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับการประยุกต์ใช้นั้น ๆ

การโฆษณา



เรื่องราวที่มา:

วัสดุจาก Ruhr-University Bochum หมายเหตุ: อาจมีการแก้ไขเนื้อหาสำหรับรูปแบบและความยาว


Journal Reference :

  1. M. Śmiechowsk, C. Schran, H. Forbert, D. Marx การเคลื่อนที่ของอนุภาคที่สัมพันธ์กันและการตอบสนองทางสเปกตรัมของน้ำเหนือวิกฤต Physical Review Letters, January 2016 DOI: 10.1103 / PhysRevLett.116.027801