Kuinka valo voi höyrystää vettä ilman lämpöä

MIT:n tutkijoiden löytämä yllättävä "fotomolekyyliefekti" saattaa vaikuttaa ilmastonmuutoslaskelmiin ja johtaa parantuneisiin suolanpoisto- ja kuivausprosesseihin.

Veden haihtuminen on kaikkialla ympärillämme, ja ihmiset ovat hyödyntäneet sitä niin kauan kuin olemme olleet olemassa.

Ja nyt käy ilmi, että meiltä on puuttunut osa aiheen tietämyksestä koko ajan.

Tutkijaryhmä on osoittanut useissa tarkoissa kokeissa, että lämpö ei ole yksin veden haihtumisen aiheuttajana. Valo, joka osuu veden pintaan ilman ja veden kohtaamispaikassa, voi murtaa vesimolekyylejä pois ja kelluttaa ne ilmaan aiheuttaen haihtumista ilman lämmönlähdettä.

Uudella hämmästyttävällä löydöllä voi olla monenlaisiamerkittäviä seurauksia. Se voisi auttaa selittämään mystisiä mittauksia vuosien varrella siitä, miten auringonvalo vaikuttaa pilviin ja siten vaikuttaa laskelmiin ilmastonmuutoksen vaikutuksista pilveen ja sateeseen.

Uusi työ perustuu aiempaan tutkimukseen, jossa kuvattiin tätä uutta "fotomolekylaarista vaikutusta", mutta hyvin erikoisolosuhteissa. Mutta uudessa tutkimuksessa tutkijat osoittavat, erikoisolosuhteet eivät ole välttämättömiä prosessille; sitä esiintyy millä tahansa valolle alttiin veden pinnalla, olipa kyseessä tasainen pinta kuten vesimassa tai kaareva pinta kuten pilvihöyrypisara.

Koska vaikutus oli niin odottamaton, tiimi työskenteli todistaakseen sen olemassaolon mahdollisimman monilla erilaisilla todisteilla.

Vaikutus on voimakkain, kun valo osuu veden pintaan 45 asteen kulmassa. Se on myös vahvin tietyntyyppisellä polarisaatiolla, jota kutsutaan poikittaismagneettiseksi polarisaatioksi. Ja se on huipussaan vihreässä valossa – mikä, omituisesti on väri, jossa vesi on läpinäkyvintä ja siten vähiten vuorovaikutuksessa. Mutta he eivät voi vielä selittää väririippuvuutta, mikä heidän mukaansa vaatii lisätutkimuksia.

Tutkijat ovat nimenneet ilmiön fotomolekyyliefektiksi analogisesti valosähköisen vaikutuksen kanssa, jonka Heinrich Hertz löysi vuonna 1887 ja jonka Albert Einstein lopulta selitti vuonna 1905.

Aivan kuten valosähköinen vaikutus vapauttaa elektroneja materiaalin atomeista vasteena valon fotonin osumiseen, fotomolekyylivaikutus osoittaa, että fotonit voivat vapauttaa kokonaisia molekyylejä nestepinnalta, tutkijat toteavat.

"Tutkimusraportin havainnot viittaavat uuteen fysikaaliseen mekanismiin, joka muuttaa pohjimmiltaan ajatteluamme haihtumisen kinetiikasta", sanoo Georgia Techin apulaisprofessori Shannon Yee, joka ei ollut osallistunut tähän työhön. Hän lisää: "Kuka olisi uskonut, että opimme edelleen jostakin niin arkipäiväisestä kuin veden haihtumista?"

"Mielestäni tämä työ on tieteellisesti erittäin merkittävä, koska se esittelee uuden mekanismin", sanoo Albertan yliopiston professori Janet AW Elliott, joka ei myöskään osallistunut tähän työhön. ”Se voi osoittautua myös käytännössä tärkeäksi tekniikan ja luonnonymmärryksemme kannalta, koska veden haihtuminen on kaikkialla ja vaikutus näyttää tuottavan huomattavasti korkeampia haihtumisnopeuksia kuin tunnettu lämpömekanismi. …

Aiheesta aiemmin:

Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä