Forskere opdager, at traditionelle væskestrømobservationer kan gå glip af det store billede

Før og efter sammenligninger fortæller ikke hele historien om kemiske reaktioner i flydende væsker, såsom dem i en kemisk reaktor, ifølge en ny undersøgelse fra et samarbejde baseret i Japan.

Forskerne offentliggjorde deres papir den 6. maj i Journal of Physical Chemistry B , et tidsskrift for American Chemical Society. Resultaterne blev fremhævet på tidsskriftets omslag.

Teamet undersøgte, hvordan en opløsning af opløste polymerer ændrede sig efter tilsætning af Fe ³⁺ løsning. Disse typer løsninger bruges til bedre at styre variabler på flere områder, herunder fremstilling. I bilfremstilling, for eksempel, løsningerne hjælper med at opnå en grundig jævnhed i malingens dækning og kontrol over, hvor meget et materiale ekspanderer eller trækker sig sammen under forskellige temperaturer.

Traditionelt set forskere undersøger en løsning før en reaktant, såsom Fe ³⁺ løsning, tilføjes, og igen efter reaktionen finder sted.

"Med andre ord, hvis en væskeegenskab, f.eks. opløsningens viskositet, er højere efter reaktionen end før, vi ville forvente, at der forekommer en stigning i viskositet fra reaktionen under strømning, "sagde Yuichiro Nagatsu, tilsvarende forfatter på papiret og en lektor i Institut for Kemiteknik ved Tokyo University of Agriculture and Technology.

Nagatsu og teamet opdagede, at sammenligningen før og efter ikke er så pålidelig som tidligere antaget. De observerede en stigning i viskositeten i opløsningen under en kemisk reaktion på Fe ³⁺ , men opløsningen var tyndet ud igen ved slutningen af ​​reaktionen. De bekræftede deres kemiske observationer med infrarød spektroskopi, som gør det muligt for forskere at undersøge mikroskopiske interaktioner uden omfattende forberedelse, der yderligere kan forstyrre prøven.

Flowdynamik tegner sig for mikroskopiske ændringer inden for disse kemiske reaktioner - molekyler, der fjerner andre molekyler af elektroner og lignende - der fundamentalt ændrer opløsningens sammensætning. Imidlertid, viskositet er kendt som en makroskopisk ændring - den beskriver løsningen som helhed frem for de individuelle interaktioner på det mikroskopiske plan.

Det er utroligt usædvanligt, at en sådan løsning skifter gennem sådanne makroskopiske faser for kun at miste egenskaberne ved afslutningen af ​​en kemisk reaktion, ifølge Nagatsu. Denne forståelse kan have store konsekvenser på tværs af industrielle, miljø, og biologiske felter.

"Vores endelige mål er at etablere et nyt forskningsområde for at forstå kemisk reagerende strømning, der involverer diagnosen af ​​molekylstruktur, "Sagde Nagatsu. Han bemærkede også, at planerne om at udvikle en ny metode til at kontrollere væskedynamikken gennem deres nye forståelse af interaktioner.