doi.org/10.1002/anie.202405314
Credibilidade: 999
#Água
Nova pesquisa usando espectroscopia de fosforescência mostra como pequenos compostos orgânicos como o etilenoglicol perturbam a estrutura cristalina do gelo de água, oferecendo insights sobre as propriedades físicas e químicas do gelo
Acredita-se que o gelo tenha desempenhado um papel crucial no surgimento da vida.
Uma razão é que as moléculas orgânicas podem ser incorporadas nas lacunas entre a rede cristalina por moléculas de água dispostas ordenadamente, levando à concentração de compostos orgânicos.
No entanto, os métodos atuais para estudar moléculas orgânicas no gelo, como a espectroscopia Raman e infravermelha, estão principalmente limitados a técnicas espectroscópicas baseadas em absorção, restringindo a sensibilidade da medição.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof.Guoqing Zhang, Prof. Shiyong Liu, Prof. Xiaoguo Zhou e o pesquisador Xuepeng Zhang, da Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC), desenvolveram um método de detecção de microestruturas de gelo de água usando sondas fosforescentes orgânicas e espectroscopia de fosforescência.
Seus trabalhos foram publicados na Angewandte Chemie.
Um novo método para analisar moléculas orgânicas do gelo A equipe propôs um método baseado em emissões para estudar moléculas orgânicas na água gelada.
Eles usaram o estado de hidratação de uma sonda fosforescente, iodeto de acridínio (ADI), para indicar as mudanças microestruturais da água gelada (isto é, cristalina vs.vítrea).
As microestruturas do gelo de água podem ser significativamente ditadas por uma pequena quantidade de moléculas orgânicas solúveis em água.
Especificamente, se o gelo de água se mantiver amorfo a baixas temperaturas, o cátion AD+ e o ânion I- da sonda ADI serão separados por moléculas de água ligadas, exibindo fosforescência de longa duração e um brilho residual amarelo-esverdeado visível.
Enquanto no gelo cristalino ordenado, as moléculas da sonda ADI se agregam, induzindo uma fosforescência vermelha de curta duração através do efeito do átomo pesado do iodo.
A análise espectral melhora a compreensão das microestruturas do gelo Os espectros de emissão revelaram alterações espectroscópicas distintas na solução aquosa de ADI após a adição de pequenas moléculas de etilenoglicol (EG) e polímeros de EG monodispersos (PDI = 1).
A adição de vestígios de EG (0,1%) leva ao surgimento da banda de fluorescência em torno de 480 nm, acompanhada por uma banda de fosforescência mais intensa com progressões vibrônicas bem resolvidas em 555, 598 e 648 nm.
Os resultados espectrais indicaram que a adição de EG levou à transformação de moléculas de ADI em gelo de água de agregados não dissolvidos em estados iônicos dissolvidos.
Verificando descobertas de fosforescência com técnicas avançadas de imagem Para corroborar as conclusões da espectroscopia de fosforescência, imagens de microscopia eletrônica de varredura de baixa temperatura (Cryo-SEM) mostraram que a adição de traços de EG ao gelo de água contendo ADI resultou em áreas locais com microestruturas porosas.
Enquanto isso, os espectros Raman de baixa temperatura (LT-Raman) confirmaram que a adição de traços EG foi suficiente para causar uma mudança na vibração OH do gelo de água de um estado cristalino de baixa frequência para um estado vítreo de alta frequência.
Implicações para estudos de interação água-gelo-orgânicos Este estudo descobriu que a adição de vestígios de compostos orgânicos moleculares pequenos ou grandes à água pode inibir significativamente a ordem cristalina da água gelada usando espectroscopia de fosforescência mais conveniente e sensível.
Além disso, a espectroscopia de fosforescência também pode revelar diferenças morfológicas em microestruturas de água-gelo quando traços orgânicos com estruturas diferentes e a mesma concentração são adicionados à água, o que é consistente com a espectroscopia Raman e a microscopia eletrônica de varredura, fornecendo um novo meio técnico para estudar água e gelo em interações orgânicas em concentração mais baixa e faixa de temperatura mais ampla.
Publicado em 08/07/2024 14h47
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