Peneliti dari University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering bekerja sama dengan Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) menggunakan simulasi mekanika kuantum untuk mempelajari bagaimana cahaya ultraviolet (UV) mengubah kimia es. Hasil kerja tim dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences dan dimaksudkan untuk menjelaskan teka-teki lama dari eksperimen pada 1980-an.
Simulasi menunjukkan bahwa berbagai jenis cacat kristal mengubah cara es menyerap dan memancarkan cahaya. Misalnya, kehadiran ion hidroksida menggeser posisi penyerapan awal, sementara defek Bjerrum—di mana aturan ikatan hidrogen dilanggar—menyebabkan perubahan yang lebih besar dan ekstrem. Perbedaan ini mungkin menjelaskan fitur penyerapan yang tidak terjelaskan setelah paparan UV lama.
Secara molekuler, UV mampu memecah molekul air menjadi ion hidronium, radikal hidroksil, dan elektron bebas. Bergantung pada jenis cacat, elektron dapat menyebar melalui jaringan es atau terperangkap di rongga kecil. Tim kini bekerja sama dengan kelompok eksperimental untuk menguji prediksi dan berencana memodelkan es dengan beberapa defek, permukaan, dan air lelehan. Pekerjaan ini dapat memberi masukan pada studi pelepasan gas dari permafrost dan pada kimia di bulan bersalju seperti Europa dan Enceladus. Pendanaan penelitian berasal dari European Commission, fasilitas superkomputer CINECA dan MareNostrum5, serta dukungan melalui MICCoM dan Argonne National Laboratory via Department of Energy.
- Simulasi kuantum menjelaskan perubahan penyerapan.
- Defek kristal mengubah spektrum es.
- Temuan relevan untuk permafrost dan bulan es.
Kata-kata sulit
- mekanika kuantum — cabang fisika yang mempelajari partikel sangat kecil
- simulasi — pemodelan komputer untuk meniru perilaku fisika nyataSimulasi kuantum
- cacat kristal — ketidaksempurnaan dalam susunan atom padatan kristal
- ikatan hidrogen — gaya antar molekul yang melibatkan atom hidrogen dan atom lain
- ion hidronium — molekul air yang bermuatan positif karena proton tambahan
- radikal hidroksil — molekul atau atom reaktif dengan satu elektron tidak berpasangan
- elektron bebas — elektron yang tidak terikat dan dapat bergerak bebas
- spektrum — rentang panjang gelombang cahaya yang diserap atau dipancarkan
- permafrost — lapisan tanah yang tetap beku sepanjang tahun
Tips: arahkan kursor, fokus, atau ketuk kata yang disorot di dalam teks untuk melihat definisi singkat sambil membaca atau mendengarkan.
Pertanyaan diskusi
- Mengapa penting memahami bagaimana cacat kristal mengubah penyerapan cahaya di es? Berikan alasan yang didukung oleh teks.
- Bagaimana kolaborasi antara simulasi teoretis dan kelompok eksperimental dapat membantu memvalidasi hasil penelitian ini?
- Dengan contoh, jelaskan bagaimana perubahan kimia di es akibat UV bisa mempengaruhi pelepasan gas dari permafrost.
Artikel terkait
Waktu Hari Memengaruhi Efek Kemoterapi pada Glioblastoma
Penelitian menemukan waktu hari memengaruhi respons glioblastoma terhadap kemoterapi temozolomide. Aktivitas enzim MGMT berubah sepanjang hari, dan waktu biopsi juga dapat memengaruhi penilaian metilasi tumor. Temuan ini mendorong penelitian klinis lanjut pada kronomedisin.
Pemanasan Mengurangi Emisi Nitrogen di Beberapa Tanah Hutan
Studi lapangan menunjukkan pemanasan tidak selalu meningkatkan pelepasan nitrogen. Di lokasi yang lebih kering, pemanasan cenderung mengurangi emisi gas dari tanah, sedangkan di hutan yang lebih basah emisi justru meningkat.
