Fosforesans spektroskopisini kullanan yeni araştırmalar, etilen glikol ve diğer küçük organik bileşiklerin su buzunun kristal yapısını nasıl dengesizleştirdiğini göstererek bu maddenin kimyasal ve fiziksel özelliklerine ışık tuttuğunu gösterdi.
Buzun yaşamın kökenindeki önemi artık herkesçe kabul edilmektedir. Organik bileşiklerin konsantrasyonu kısmen, organik moleküllerin, su moleküllerinin düzenli düzenlenmesi kullanılarak kristal kafes arasındaki boşluklara doldurulabilmesi nedeniyle oluşur.
Raman ve kızılötesi spektroskopi gibi buzdaki organik bileşikleri analiz etmeye yönelik mevcut yaklaşımlar, absorpsiyona dayalı spektroskopik tekniklere dayanmaları nedeniyle ölçüm hassasiyetlerinde sınırlamalara sahiptir.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (USTC) profesörleri Zhang, Liu ve Zhou ve araştırmacı Zhang ile birlikte fosforesans spektroskopisi ve organik fosforesan problar kullanarak su buzu mikro yapılarını tespit etmek için bir teknik geliştirdiler.
Donmuş Sudaki Organik Bileşiklerin Araştırılması
Donmuş sudaki organik bileşikleri araştırmak için grup, emisyona dayalı bir yaklaşım önerdi.
Fosforlu bir prob olan akridinyum iyodürün (ADI) hidrasyon durumunu kullanarak su buzunun mikroyapısal varyasyonlarını (yani kristal ve camsı) gösterdiler. Suda çözünebilen az sayıda organik bileşik, su buzunun mikro yapıları üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir. Örneğin, su buzu düşük sıcaklıklarda şekilsiz kalırsa, ADI probunun AD+ katyonu ve I-anyonu bağlı su molekülleri tarafından ayrılacak ve bu da onların uzun süre yeşilimsi sarı renkte yanmalarına neden olacaktır.
ADI prob moleküllerinin düzenli kristal buzda toplanması, iyotun ağır atom etkisinden dolayı geçici bir kırmızı fosforesansa neden olur.
PDI değeri 1 olan sulu bir ADI çözeltisine etilen glikol (EG) küçük molekülleri veya tek dağılımlı EG polimerleri eklerseniz emisyon spektrumlarında gözle görülür değişiklikler göreceksiniz. Küçük miktarlarda EG (%0,1) eklendiğinde, yaklaşık 480 nm’de bir floresans bandı ve 555, 598 ve 648 nm’de iyi çözülmüş vibronik ilerlemelere sahip daha güçlü bir fosforesans bandı gözlemlenir. Spektrum verileri, su buzundaki ADI moleküllerinin, EG eklendiğinde agregat olmaktan çıkıp çözünmüş iyon haline geldiğini gösterdi.
ADI içeren su buzuna iz EG eklenmesi, düşük sıcaklıkta taramalı elektron mikroskobu (Cryo-SEM) görüntülerinde gösterildiği gibi gözenekli mikroyapılara sahip yerel alanlara neden oldu ve bu, fosforesans spektroskopisinin sonuçlarını destekledi. Su buzunun O-H titreşiminde düşük frekanslı kristalden yüksek frekanslı camsı duruma geçiş, küçük miktarlarda EG eklendiğinde düşük sıcaklıklı Raman (LT-Raman) spektrumları ile doğrulandı.
Bu çalışma, daha hassas ve kullanışlı fosforesans spektroskopisi kullanılarak, suya küçük miktarlarda büyük veya küçük moleküllü organik maddeler katılarak su buzunun kristal düzenini önemli ölçüde engellemenin mümkün olduğunu buldu.
Fosforesans spektroskopisi, Raman ve taramalı elektron mikroskobu ile birlikte, suya aynı konsantrasyonda farklı yapılardaki eser organikler eklendiğinde su buzu mikroyapılarındaki morfolojik değişikliklere ışık tutabilir. Bu, daha geniş bir sıcaklık aralığında ve daha düşük konsantrasyonlarda su, buz ve organikler arasındaki etkileşimleri araştırmak için yeni yollar açıyor.
Kaynak: SciTechDaily
