Salt tager et hurtigt skridt, før det falder ud af vandet

Når en dråbe havsprøjt lander på en sten og varmer under middagssolen, saltet krystalliserer og falder ud af det fordampende vand som en krystal - hjælper med at drive jordens atmosfære og efterlader en lækker krydderi til middag.

Nu, i et fund med implikationer for alt fra klimamodeller til medicinproduktion, beregningsmæssig forskning fra Princeton University har vist, at processen indeholder et ekstra trin.

"Vi forsøgte at forstå, hvordan faste stoffer falder ud af opløsningen som krystaller, " sagde Athanassios Panagiotopoulos, Susan Dod Brown professor i kemisk og biologisk teknik og projektets ledende forsker. "Dette sker, når du forsøger at lave en farmaceutisk komponent, for at få din ønskede ingrediens i ren form. Det er også relevant for atmosfæriske processer. Så, både til miljømæssige applikationer og teknologiske applikationer, det er en meget vigtig proces."

Resultaterne, udgivet som forsideartikel i Journal of Chemical Physics den 22. marts, vise, at når salte i en overmættet opløsning udfældes som krystaller, de går først igennem en kort mellemfase. I dette første hurtige trin, saltioner i opløsningen danner uordnede klynger, som forskerne har kaldt "amorft salt, " som repræsenterer en semi-krystallinsk tilstand. Denne tilstand varer mellem 10 og 100 nanosekunder, blot milliarder af et sekund, før halvkrystallerne begynder at omarrangere sig til en mere ordnet tilstand som ægte krystaller.

Arbejdet krævede komplekse beregningsmodeller, der kørte i flere måneder for at se, hvordan disse løsninger udvikler sig ud over deres mætningstærskler. Forskerne mener, at denne nye ramme vil gøre det muligt for forskere at få en bedre, mere præcise rammer for deres eksperimentelle resultater.

Ud over Panagiotopoulos, formand for kemisk og biologisk teknik, holdet omfattede Hao Jiang, tidligere en postdoktor i kemisk og biologisk teknik og nu ved University of Pennsylvania; og Pablo Debenedetti, klassen af ​​1950 professor i ingeniørvidenskab og anvendt videnskab og Princetons dekan for forskning.