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冷熱臺(tái)在極地生態(tài)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2024-12-24      點(diǎn)擊次數(shù):753

極地是地球的“氣候調(diào)節(jié)器",對(duì)全球變暖的反應(yīng)尤為敏感,是科學(xué)家監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)氣候變化的理想之地。極地冰層有助于維持地球的溫度,而先進(jìn)的科研設(shè)備能更好的幫助科研學(xué)者了解極地冰層是如何影響地球的。


研究發(fā)現(xiàn),使用拉曼光譜法可以實(shí)時(shí)、原位地表征化學(xué)物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng),并且不會(huì)對(duì)各種冰介質(zhì)有損壞。該研究強(qiáng)調(diào)了冰作為地球上化學(xué)反應(yīng)器的作用:如果極地冰層因全球變暖而變少,冰中的化學(xué)反應(yīng)也會(huì)相對(duì)減少,生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到影響。

 

冷熱臺(tái)在極地生態(tài)研究中的作用


為了更深入地了解冰中的化學(xué)反應(yīng),研究人員將拉曼光譜與冷熱臺(tái)結(jié)合使用。這種技術(shù)使得研究人員能夠在不解凍的情況下,直接測(cè)量冷凍樣品中的拉曼光譜,從而提供化學(xué)反應(yīng)的直接證據(jù)。


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↑ 冷熱臺(tái)作為“冷凍"拉曼光譜裝置的一部分 ↑


例如,使用拉曼光譜與光學(xué)冷熱臺(tái),研究冷凍溶液中硫化氫對(duì)六價(jià)鉻還原反應(yīng)的增強(qiáng)作用。可觀察到在溶液冷凍后,微晶之間的有被稱為準(zhǔn)液層(Quasi liquid layer,QLL)的未凍結(jié)部分,溶質(zhì)集中到了這個(gè)部分。 


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↑ 光學(xué)冷熱臺(tái)在-20℃下冰晶中準(zhǔn)液層的光學(xué)圖像 ↑


另一個(gè)案例中,研究人員研究了冷凍溶液中硫化氫對(duì)六價(jià)鉻的還原反應(yīng)。他們利用冷熱臺(tái)在-40°C下觀察了冰晶邊界區(qū)域的化學(xué)反應(yīng)。結(jié)果顯示,在冰中,硫化氫對(duì)六價(jià)鉻的還原反應(yīng)顯著增強(qiáng),而在水中則相對(duì)較慢。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)寒冷地區(qū)六價(jià)鉻的去除機(jī)制提供了新的見(jiàn)解,對(duì)保護(hù)極地生物物種的環(huán)境和健康具有重要意義。


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↑ -40℃,不同時(shí)間下冰晶邊界區(qū)域中Cr分布的光學(xué)圖像 ↑


科研學(xué)者們?cè)谶M(jìn)行基于熒光的二價(jià)鐵檢測(cè)系統(tǒng)研究時(shí),也使用了冷熱臺(tái),用于探索凍結(jié)濃縮現(xiàn)象與氮氧化學(xué)之間的聯(lián)系。研究者使用一種創(chuàng)新性的名為1-0x的選擇性熒光探針。


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↑ 1-0x探針追蹤二價(jià)鐵離子的原理示意 ↑


這種探針展現(xiàn)出了在在極地及寒冷區(qū)域,追蹤二價(jià)鐵離子的能力。冷熱臺(tái)在這類研究中的重要作用體現(xiàn)在可提供在低溫下進(jìn)行X射線原位測(cè)試的環(huán)境。


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↑ 果果儀器XRD冷熱臺(tái) ↑


總結(jié)


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↑ 果果儀器光學(xué)冷熱臺(tái)適配雷尼紹拉曼光譜儀進(jìn)行測(cè)試 ↑


冷熱臺(tái)為極地研究所的研究人員提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,助力他們?cè)跇O地冰化學(xué)過(guò)程研究領(lǐng)域取得了新突破。這些研究成果不僅增進(jìn)了我們對(duì)極地生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),還為應(yīng)對(duì)全球氣候變化提供了重要的科學(xué)依據(jù)。


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↑ 果果儀器光學(xué)冷熱臺(tái)CH600S整套系統(tǒng) ↑


果果儀器光學(xué)冷熱臺(tái)CH600S通過(guò)先進(jìn)的溫控技術(shù),在-190~600℃的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速而穩(wěn)定的溫度控制,為材料科學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的研究提供了強(qiáng)大的支持。


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