2021年3月19日
云是冰晶的核心。冰晶的核心,通常,大气中气溶胶粒子——尘埃上的冰可以比在户外更容易形成。yabo214
有点神秘的这是如何发生的,不过,因为冰晶体的有序结构分子,而气溶胶往往杂乱无章的块。
新的研究由瓦Molinero特聘教授的化学,和Atanu k . Metya现在在印度理工学院巴特那,显示了有机分子晶体,气溶胶的通用组件,可以完成工作。
这个故事是更重要的是,虽然,这是一个倒退冷战时期的云的催化研究和调查一种特殊的记忆效应,看到冰形式更容易在这些晶体第二次。
这项研究由美国空军科学研究办公室资助,发表在美国化学学会杂志》上。
回到云种散播
Molinero的研究重点是如何冰形式,特别是成核的过程,这是冰晶体形成的开始。在合适的条件下,水分子可以在他们自己的有核的冰。但通常其他一些材料,形成核的,可以帮助这个过程。
在几项研究蛋白质的方法可以帮助形成冰,Molinero和Metya将注意力转向有机冰形成核的(这里使用,“有机”意味着含碳的有机化合物),因为他们是类似于ice-producing蛋白质和在空气中的气溶胶。
但科学文献的回顾发现,有机化合物的论文讨论冰成核来自1950年代和1960年代,后与后续工作很少,直到最近。
“这让我真的很好奇,”Molinero说,”,因为现在有很多利益有机气溶胶,是否以及如何促进冰云的形成,但这一切新的文学似乎从这些早期的基本分离的研究有机冰形成核的。”
额外的研究揭示了早期作品有机冰形成核的有关研究云种散播,战后的研究如何引入粒子(主要是碘化银)到大气中鼓励的云层和降水。yabo214科学家探索了有机化合物的性质是冰形成核的,看看他们可能碘化银具有成本效益的替代方法。
但云种散播研究倒塌在1970年代后人工影响天气的政治压力和恐惧导致禁止战争的实践。资金和兴趣有机冰形成核的枯竭,直到最近,当气候研究引发了兴趣重燃的化学成冰作用在大气中。
”已经被越来越多的兴趣,冰成核有机气溶胶在过去的几年里,但没有连接到这些旧研究有机晶体,”Molinero说。“所以,我想是时候“救援”到现代文学”。
将所有的经典
间苯三酚是一种有机形成核的研究在左右th世纪。它显示承诺控制雾,但少云种散播。Molinero和Metya再现间苯三酚在冰成核在实验室中被证明是有效的。
回答的一个问题就是是否间苯三酚冰通过古典或非经典的成核过程。当冰成核的,没有任何表面或其他分子,唯一的障碍需要克服的是形成一个稳定的微晶的冰(只有大约500分子大小在某些条件下),其他分子可以建立在一个冰晶体生长。这是经典的成核。
非经典的成核,包括形成核的表面,发生在表面上一层水分子组装,其他水分子可以组织成一个晶格。非经典的成核的障碍需要克服的是单层的形成。
适用于间苯三酚——在1960年代,研究人员L.F.埃文斯认为,非经典的。“我仍然惊讶他能够推断出单层的存在和推断的机制是非经典的实验仅冻结作为温度的函数!”Molinero说。但是Molinero Metya,使用分子模拟冰形式,发现它更复杂。
“我们发现步骤,真正决定是否水转换到冰不是单层的形成,而是一个冰微晶的生长,”Molinero说。“让冰形成的有机物经典虽然不引人入胜。”
抱着冰的记忆
研究人员还利用模拟方法探讨一个有趣的记忆效应以前观察到的有机和其他形成核的。当冰形成,融化和重新使用这些形成核的形成,第二轮结晶比第一个更有效。这是假定完全结晶方法之间的冰融化的时候,和研究人员提出了一些可能的解释。
Molinero Metya发现记忆效应并不是改变形成核的表面,由于冰和水的单层持续融化后形成核的表面。
相反,他们模拟解释裂缝在形成核的支持可以持有少量的冰融化在较高的温度下冰的其余部分的实验。如果这些裂缝是毗邻的一个擅长形成冰的形成核的晶体表面,然后去比赛的第二轮开始冻结。
一些在空气中
其他奥秘仍——中世纪的有机晶体的研究发现,在高压力,大气压力的1500倍左右,水晶一样有效地组织水分子成冰的冰晶体本身。——这就是为什么Molinero的下一个实验的重点。
更直接的是,然而,间苯三酚是一种自然产生的化合物在大气中,因此,任何研究人员可以学习它和其他有机形成核的冰可以帮助解释能力的气溶胶成核和规范云和降水的形成。
“这将是重要的调查是否这些水晶冰形成核的小雏晶负责令人困惑的冰核否则无定形有机气溶胶的能力,”Molinero说。
来源:https://www.utah.edu/