Elegant teori viser, hvordan vand hjælper med at adskille ioner involveret i materialesyntese og -fremstilling

Inde i brændselsceller, batterier, og biologiske systemer, ionpar i vand kan påvirke kemiske reaktioner. At vide mere om, hvordan vand påvirker disse reaktioner, kan være nyttigt. Teoretikere designede en enkel, elegant metode, der forklarer indflydelsen. Deres metode viser, hvordan vand bevæger sig rundt om ioner og får dem til at trække sig sammen eller holde sig fra hinanden.

Ionparring kan være en vigtig faktor i kemiske og biologiske processer. Sammenføjning af ioner involverer komplekse bevægelser af netværk lavet af vandmolekyler. Holdets tilgang giver indsigt i ioner, og hvordan de parrer. Resultaterne vil lade forskerne forudsige, styring, og melodistruktur, fungere, og dynamik af ioner og relaterede processer.

Associationen eller dissociationen af ​​ionpar i vand er til stede i kemiske reaktioner i brændselsceller, batterier, og menneskelige celler. Forskere har kæmpet for at forstå, hvordan vandmolekyler, der samler sig omkring ionerne, påvirker reaktionerne. Udfordringen? Traditionelle beregningsmodeller indeholder ofte for meget information til at afsløre de ønskede funktioner. Et team af teoretikere designede en enkel, elegant metode, der viser, hvordan vand bevæger sig rundt om par af ioner og påvirker, om de trækker sammen eller holder sig fra hinanden. For at udvikle teorien for ionpar, holdet undersøgte afstanden mellem ionerne og antallet af vandmolekyler omkring enten den enkelte ion eller ionparret.

Anvendelse af metoden, holdet afslørede, at ion-dissociation sker i to faser. Først, der er en stigning i antallet af vandmolekyler omkring hver ion. Sekund, ionerne bevæger sig fra hinanden. For at ioner kan slutte sig sammen, vandmolekyler skal bevæge sig af vejen. Vandbevægelse er det kritiske, hastighedsbegrænsende trin. Holdets rammer trækker fra Marcus teori, oprindeligt designet til at beregne, hvor hurtigt elektroner overføres mellem molekyler i opløsninger og senere udvidet til andre transformationer. Holdets metode giver en forbedret forståelse af ionpar, der vil lade forskerne kontrollere og tune struktur, fungere, og dynamik af ionpar i forskellige systemer, fra proteiners interaktion med DNA til ioners bevægelse i batterier.