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

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка