Как изменение структуры льда влияет на атмосферные процессы?

Исследование, проведённое в Lawrence Livermore National Laboratory и опубликованное в журнале JACS Au, совмещает спектроскопию, моделирование и машинное обучение для детального анализа ледяных поверхностей и их влияния на адсорбцию и деградацию молекул в атмосфере.
Как изменение структуры льда влияет на атмосферные процессы?
Изображение носит иллюстративный характер

Лед демонстрирует способность ускорять адсорбцию молекул, подобно тому как язык может замерзнуть при контакте с холодным металлическим столбом. Одновременно световые воздействия способствуют распаду молекул с выделением следовых газов, что имеет значимые последствия для атмосферных химических процессов.

Применение вибрационной суммарно-частотной генерации (SFG) спектроскопии позволяет исследовать асимметричные области, такие как поверхности и интерфейсы, несмотря на сложности интерпретации экспериментальных данных в силу недостаточного молекулярного разрешения. Комбинация данного метода с вычислительным моделированием значительно обогащает понимание процессов на границе фазы.

Анализ показал, что в объёме льда кислородные атомы занимают фиксированное положение в кристаллической решётке, тогда как протоны остаются хаотичными. На поверхности льда наблюдается упорядоченное распределение как кислородных, так и водородных атомов, что меняет свойства адсорбции и реакционную способность материалов под воздействием внешних факторов.

Разработка нейронной сети позволила эффективно исследовать различные варианты расположения протонов на поверхности. Использование моделей машинного обучения значительно улучшило возможность соотнесения пиковых значений SFG-спектроскопических данных с конкретными конфигурациями молекул. «Эти модели машинного обучения позволили эффективно исследовать различные варианты расположения протонов на поверхности льда и значительно улучшили нашу способность интерпретировать экспериментальные измерения», – сообщила Маргарет Берренс из Quantum Simulations Group LLNL, первая авторка исследования.

Комплексный подход, объединяющий экспериментальные и вычислительные методы, создал эффективный инструмент для симуляции и анализа спектров ледяных интерфейсов. Применение SFG спектроскопии демонстрирует её потенциал в изучении сложных межфазовых процессов и закладывает основу для дальнейшего исследования переходов «твердое-жидкое».

Полученные результаты расширяют понимание химических механизмов в атмосфере, позволяя совершенствовать глобальные модели климата и атмосферной химии. Совместное использование современных спектроскопических методов, моделирования и машинного обучения откроет новые возможности для исследования и интерпретации взаимодействий на ледовых и других интерфейсах.


Новое на сайте

20065[b]СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло... 20064[b]Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет[/b] 20063[b]Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках[/b] 20062[b]Кости в бухте эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века[/b] 20061[b]Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов... 20060[b]Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19[/b] 20058[b]Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет?[/b] 20057[b]Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние[/b] 20056[b]Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?[/b] 20055[b]Томоэ гозэн: женщина-самурай, которая существовала на самом деле[/b] 20054[b]Что видели астронавты «Аполлона-12» над лунным горизонтом?[/b] 20053[b]Восковой блокнот на латыни и шёлковая туалетная бумага: кто посещал средневековый... 20052[b]Хантавирус на борту: 41 человек под наблюдением после рейса MV Hondius[/b]
Ссылка