في ظلّ تطوير الوسائل التحليلية اليوم، يُعاد تقييم النماذج العلمية المعتمدة طوال الوقت. يتعلّق أحدث مفهوم خضع للتدقيق بطريقة تنظيم الجزيئات على سطح كمية من المياه المالحة.
اكتشف باحثون من جامعة «كامبريدج» في المملكة المتحدة، ومن معهد «ماكس بلانك» لأبحاث البوليمر في ألمانيا، أن الجزيئات المشحونة كهربائياً، أو الأيونات، لا تنشط على سطح المحلول كما ظنّ العلماء سابقاً، بل إنها تقع في طبقة تحت السطح.
يقول عالِم الكيمياء النظرية، يائير ليتمان، من جامعة «كامبريدج»: «يثبت بحثنا أن سطح المحاليل البسيطة بالكهرباء يحمل توزيعاً مختلفاً للأيونات، وأن الطبقة الغنية بالأيونات تحت السطح هي التي تحدّد طريقة تنظيم الواجهة».
بالإضافة إلى رصد طبقة من الأيونات تحت سطح المياه، تكشف الدراسة الجديدة أيضاً أن تلك الأيونات يمكن توجيهها نحو الأعلى أو الأسفل، بدل إبقائها في اتجاه واحد، ما يشير إلى الترتيب الفيزيائي الحقيقي للجزيئات.
يوضح ليتمان: «في الأعلى، ثمة طبقات قليلة من المياه النقية، ثم تظهر طبقة غنيّة بالأيونات، وصولاً إلى محلول الملح الثقيل أخيراً».
بعبارة أخرى، ترصد هذه التجربة ما يدور على حدود أبسط المحاليل السائلة بالكهرباء. ثم يكشف الترتيب الجزيئي طريقة تفاعلها مع محيطها.
قد يشير تحليل عميق لهذه الطبقات وترتيبها إلى جميع أنواع النماذج الأخرى، كتلك التي تنتشر على سطح المحيط مثلاً. إنها معلومات أساسية لتوقّع تأثير التغير المناخي على الغلاف الجوي.
بالإضافة إلى تحسين طريقة فهمنا العالم من حولنا، يظنّ الباحثون أن هذه الدراسة قد تسهم أيضاً في تطوير أي نوع من التكنولوجيا التي تتطلّب الخلط بين المواد الصلبة والسوائل، بما في ذلك البطاريات.
أخيراً، يقول عالِم الفيزياء الجزيئية، ميشا بون، من معهد «ماكس بلانك» لأبحاث البوليمر: «تظهر هذه الأنواع من الواجهات في كل مكان من العالم. لهذا السبب، تسمح دراستها بالتعمق في فهم هذه الظاهرة، حتى أنها قد تُمهّد لابتكار أجهزة وتقنيات أفضل من تلك المتاحة راهناً. لقد بدأنا نطبّق هذه المقاربات نفسها لدراسة الواجهات التي تجمع بين المواد الصلبة والسوائل، ما قد يسمح بتطبيقها في مجال البطاريات وتخزين الطاقة».
