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云母提供了如何运输矿物质的线索

编辑:博阳新科技 发表时间:2017-7-15
云母实验
图:水和云母之间的界面上运输某些元素(特别是铷)的动力学,上面是一幅平坦的透明矿物。

为了了解各种环境过程,并学会更好地解决污染的影响,科学家一直关注追踪元素在环境中的运动,特别是在水和矿物之间的界面。

国家实验室的一项新研究中,与伊利诺斯大学,芝加哥大学和特拉华大学合作,化学家们已经能够看到水与白云母的平衡矿物通常发现在花岗岩,土壤和许多沉积物中。研究人员特别关注铷的捕获和释放,这是与钾和钠等常见元素密切相关但更容易挑选出的金属。

在实验中,研究人员将云母中含有铷的溶液流过,导致铷原子取代云母表面天然存在的钾。然后用含有钠的铷溶液代替铷溶液,而钠又替代铷原子。据负责这项研究的阿贡化学家介绍,离子迁移的动力学主要由云母和水之间界面的静电特性控制。基本上,铷原子粘到云母的表面上,与绒毛粘附在衣服上的类似。粘附行为的强度主要取决于云母表面和铷之间有多少水分子水分子越少,粘附越紧。

李和他的阿贡同事化学家保罗·费特使用先进光子源科学用户设施办公室,使用称为共振异常射线反射率的技术来观察铷的活动。这种技术允许科学家在界面上探测单个元素的位置。本质上,就像在树上寻找金翅雀,并使用一种只显示黄色东西的技术,弗莱特。通过使用该技术,研究人员能够缩小从数据中测量信号所需的时间范围。通常这些数据需要几个小时来衡量,但现在我们可以有一到两秒钟的时间分辨率。

了解这些界面的实时动态图,使科学家们了解离子如何有效地感知表面。如果你想到我们的实验,如在机场看飞机,那么以前我们只能知道有多少波音。现在,我们有办法看飞机实际起飞降落。自然通讯6月9日发表了一篇基于白云母水界面阳离子交换动力学和动力学实时观测研究的论文。


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