- Max Planck Institute for Polymer Research‘teki araştırmacılar, suyu güneş ışığından milyarlarca kat daha yoğun ışıkla test etti.
- “Fotomoleküler etki” olarak adlandırılan, ısıtma dışı buharlaşma artışına dair ölçülebilir hiçbir kanıt bulunamadı.
- Bulgular, önceki çalışmalardaki sonuçların karmaşık malzemelerde ortaya çıkan fototermal veya geometrik etkilerden kaynaklanabileceğini öne sürüyor.
Fotomoleküler Etki İddiası Test Edildi
Almanya’nın Mainz kentindeki Max Planck Institute for Polymer Research bünyesindeki moleküler fizikçiler, suyun ısıtılmadan sadece ışıkla buharlaşabileceğini öne süren “fotomoleküler etki” iddiasını yeniden test etti. Ekip, geçmiş çalışmaların koşullarını laboratuvar ortamında yeniden oluşturarak, suyun yüzeyi ile hava arasındaki sınır bölgesi olan arayüz suyunu hem makroskopik hem de mikroskopik düzeyde doğrudan ölçtü. Araştırma, PNAS dergisinde yayımlandı.
Bilim camiasında önceden bildirilen bu etki, iklim tahmini ve su arıtımı gibi alanlarda potansiyel uygulamalarıyla dikkat çekmişti. Ancak yeni çalışma, bu bulguların suyun fiziksel bir özelliğinden değil, kullanılan ölçüm yöntemlerinden kaynaklanabileceğini öne sürüyor.
Makroskopik ve Mikroskopik Ölçümlerde Değişiklik Yok
Araştırma ekibi, saf su numunelerini mavi, yeşil ve kırmızı dalga boylarındaki görünür ışığa tabi tutarak iki farklı nem rejiminde su yüzeyi seviyelerindeki değişimleri konfokal yer değiştirme sensörleriyle incelemiştir. “Işık açık” ve “ışık kapalı” durumlarında su yüzeyinin geri çekilme mesafesi hassasiyetle ölçülerek buharlaşma hızları doğrudan tespit edilmiştir; oysa geçmişteki bazı çalışmalar daha dolaylı yöntemlere dayanıyor olabilir.
Kullanılan ışık dalga boyları ve diyot lazerlerin su yüzeyine çarpma açıları, bu tür fotomoleküler deneylerin standart parametreleriyle tam bir uyum sergilemektedir.
Yapılan analizler sonucunda beklenmedik bir şekilde herhangi bir farklılık gözlenmemiştir.
Çalışmayı yürüten bilim insanları durumu şu sözlerle özetlemektedir: “Elde edilen tüm bulgular, güneş akısıyla eşdeğer yoğunluktaki görünür ışık ışınımının düz bir hava-su arayüzeyindeki buharlaşma oranını istatistiksel veya ölçülebilir düzeyde artırmadığını açıkça ortaya koymaktadır.”
Ardından ekip, yüzey-özgü titreşim probu (surface-specific vibrational probe) kullanarak mikroskopik düzeyde ne olduğunu inceledi. Bu teknik, su moleküllerinin sadece birkaç angstrom derinliğindeki -yani birkaç on milyarda bir metrelik- oksijen-hidrojen bağ titreşimlerine duyarlıdır. Daha önceki çalışmalarda en güçlü tepkiyi oluşturduğu bildirilen 532 nanometre dalga boyundaki yeşil ışıkta bile hiçbir ölçülebilir değişiklik saptanmadı.
Işık Gücü On Kat Artırılsa Bile Sonuç Değişmedi
Fotomoleküler etkinin elektrik alanına bağlı olabileceği düşünüldüğünden, araştırmacılar tepe yoğunluğunu kısa süreler için on kattan fazla büyüklük mertebesinde artırdı. Su yüzeyini, yaklaşık 1 ila 3 pikosaniye (saniyenin trilyonda biri) süren görünür ve yakın kızılötesi ışık darbeleriyle bombaladılar. Bu aşırı foton akışları bile hava-su arayüzündeki hidrojen bağlarını ölçülebilir şekilde etkilemedi.
| Deney Parametresi | Değer |
|---|---|
| Test edilen ışık türleri | Mavi, yeşil, kırmızı görünür ışık |
| En güçlü tepki bildirilen dalga boyu (önceki çalışmalarda) | 532 nanometre |
| Prob derinliği | Birkaç angstrom (birkaç on milyarda bir metre) |
| Yoğunluk artışı (ek deneyde) | 10 kattan fazla büyüklük mertebesi |
| Işık darbe süresi | Yaklaşık 1-3 pikosaniye |
Önceki Bulgular Nasıl Açıklanabilir?
Araştırmacılara göre geçmiş çalışmalarda hidrojeller, gözenekli matrisler, su damlacıkları veya diğer mekanik açıdan hassas yapılar kullanılmış olabilir. Bu durumda ölçülen sinyaller, ışığın soğurulması ve saçılması, malzeme içindeki ısı taşınımı, yüzey yakınındaki buhar konsantrasyonu veya fotonların uyguladığı fiziksel itme gibi etkenlerden etkilenmiş olabilir. Kütle değişimi, su üzerinde kaydedilen ışık spektrumları veya damlacık şekli gibi dolaylı ölçümler de bu süreçlerden etkilenebilir.
Sonuç: Hidrojen Bağları Değişmiyor
Araştırmacılar, incelenen dalga boyu, yoğunluk, nem ve zaman aralıklarında görünür ışığın buharlaşmayı veya moleküler kinetiği fotomoleküler etkide beklenildiği gibi değiştirmediğini belirtiyor. Ekip, “görünür ışığın neden olduğu belirgin buharlaşma artışlarının, sıvı suya özgü yeni bir fotofiziksel yoldan değil, karmaşık ve soğurucu malzemelerdeki fototermal veya geometrik etkilerden kaynaklanması gerektiğini” ifade ediyor. Bulgular, ışık-su etkileşimlerine dair sağlam bir referans sunarak ışıkla tetiklenen buharlaşma ve su hasadı teknolojilerinin tasarımı için net fiziksel sınırlar belirliyor.
Kaynak: www.sciencealert.com
