در انتقال کانی‌ها، میکا چه نقشی دارد؟ آزمایشگاه ملی آرگون سعی دارد به این سؤال پاسخ دهد. در مطالعه‌ای جدید از آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات‌متحده (DOE)، با همکاری دانشگاه ایلینوی، شیکاگو و دانشگاه دلاور، شیمیدان‌ها توانستند سطح تماس بین آب و میکای مسکویتی، یک کانی ورقه‌ای را که معمولاً در گرانیت، خاک و بسیاری از رسوبات یافت می‌شود، بررسی کنند.
به‌طور خاص، محققان جذب و آزادسازی روبیدیم – فلزی که ارتباط نزدیکی با عناصر معمولی مانند پتاسیم و سدیم دارد و به‌راحتی قابل‌تشخیص است – را بررسی کردند. اساس کار، شبیه پیدا کردن یک فنچ طلایی روی درخت است؛ برای پیدا کردن فنچ، باید از تکنیکی استفاده کنید که فقط به شما نشان دهد چیزهای زرد در کجا هستند. محققان در این آزمایش، محلول حاوی روبیدیم را روی میکا ریختند؛ این عمل باعث شد اتم‌های روبیدیم جایگزین پتاسیمی شوند که به‌طور طبیعی در نزدیکی سطح میکا وجود دارد. سپس محلول روبیدیم با محلول حاوی سدیم جایگزین شد که این محلول نیز به‌نوبه خود جایگزین اتم‌های روبیدیم گردید.
تماس بین میکا و آب به چه نتیجه‌ای ختم می‌شود؟
به گفتۀ شیمیدان آرگون، سانگ سو لی[1] که سرپرستی این مطالعه را بر عهده داشت، دینامیک انتقال یون تا حد زیادی توسط خواص الکترواستاتیکی در سطح مشترک بین میکا و آب کنترل می‌شود. در اصل، اتم‌های روبیدیم به سطح میکا چسبیده‌اند مشابه چسبیدن پرز به لباس. استحکام رفتار چسبندگی عمدتاً با تعداد مولکول آب بین سطح میکا و روبیدیم تعیین می‌شود – هر چه تعداد مولکول‌های آب کمتر باشد چسبندگی محکم‌تر خواهد بود.
[1] -Sang Soo Lee
لی و همکارش در آرگون، شیمیدان پل فانتر، از منبع فوتون پیشرفته آرگون موسسه کاربردی علمی DOE، برای مشاهده فعالیت روبیدیم با استفاده از روشی به نام انعکاس غیرعادی پرتوایکس رزونانس استفاده کردند. این روش به دانشمندان اجازه میدهد موقعیت عنصر را در یک سطح تماس بررسی کنند. فانتر می‌گوید: «در اصل، مانند این است که به دنبال فنچ طلایی روی درخت بگردید و از تکنیکی استفاده کنید که فقط به شما نشان میدهد که چیزهای زرد کجا هستند.»
کشف دیدگاه های جدید
با استفاده از این روش، محققان توانستند بازه زمانی لازم را برای اندازه‌گیری سیگنال از داده‌ها، متراکم کنند. فانتر گفت: «معمولاً اندازه‌گیری این داده‌ها ساعت‌ها طول می‌کشد، اما اکنون می‌توانیم در زمان یک یا دو ثانیه آن را انجام دهیم.»
لی می‌گوید: اگر به آزمایش‌های ما مانند تماشای هواپیما در فرودگاه فکر کنید، قبلاً می‌توانستیم بدانیم که چه تعداد بوئینگ یا سسنا در آنجا وجود دارد. اکنون، ما راهی برای تماشای پرواز و فرود هواپیماها داریم.