Un químico de la Universidad de Tufts ha descubierto una forma de seleccionar superficies específicas de hielo monocristalino para su estudio, un avance muy buscado que podría ayudar a los investigadores a responder preguntas esenciales sobre el clima y el medio ambiente. El descubrimiento se detalla en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias Edición temprana en línea, publicación de la semana del 26 de octubre antes de la impresión.
"Los cristales de hielo son omnipresentes y podrían contener la respuesta a algunas preguntas fundamentales muy importantes sobre nuestro medio ambiente, pero hasta ahora no hemos tenido las herramientas para reproducir de manera confiable las caras de los cristales de hielo en un laboratorio para su estudio", dijo Mary Jane Shultz, Ph.D., profesor de química en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Tufts. "Este nuevo proceso abrirá la puerta a áreas de investigación que nos han sido cerradas anteriormente".
El descubrimiento podría, por ejemplo, permitir a los investigadores comprender mejor cómo el vapor interactúa con los cristales de hielo en una nube para producir lluvia, qué contaminantes se adhieren a los cristales de hielo y por qué no hay dos copos de nieve iguales, dijo Shultz, investigador principal del Laboratoriopara el análisis del agua y la superficie. Esas respuestas podrían tener implicaciones para cuestiones importantes como la siembra de nubes de lluvia y la protección del medio ambiente.
Los científicos han estado buscando una forma confiable de preparar superficies de cristales de hielo en el laboratorio desde al menos la década de 1930, según Shultz, y ella comenzó a intentarlo hace más de 15 años. "Pensé que haría crecer un trozo de hielo y seríahecho, pero es un material muy inusual y difícil de trabajar. Los métodos anteriores de cultivo y preparación de cristales no eran confiables y producían resultados que no eran reproducibles ".
Estas limitaciones obstaculizaron la capacidad de los científicos para examinar la estructura a nivel molecular y la dinámica del hielo. Eso ha dejado vacíos en nuestra comprensión del importante papel que juega el hielo en el medio ambiente, como el transporte de sustancias a través del espacio exterior, formando la superficie de la tierray procesamiento de moléculas que dañan el ozono en la estratosfera.
En 2013, el laboratorio de Shultz dio un paso gigante hacia la eliminación de estas limitaciones al inventar un aparato especial para cultivar grandes muestras de hielo de un solo cristal. Pero la selección de una cara específica de ese hielo siguió siendo difícil.
Shultz atribuye su avance más reciente a la geometría simple y la trigonometría. El tipo más común de hielo, llamado Ih o "hielo una h", está formado por moléculas de agua en forma de cristal hexagonal en una disposición ordenada y repetitiva llamada enrejadoShultz descubrió que al usar ciertas medidas y fórmulas, podía determinar la orientación del enrejado del cristal en relación con una superficie y usar esa orientación para hacer cortes precisos en cualquiera de las caras del cristal.
La capacidad de seleccionar una cara deseada es importante porque permite a los investigadores examinar la dinámica y la estructura a nivel molecular y la forma en que otras moléculas se unen a las caras específicas del cristal, dijo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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