Недавно је истраживачки тим Ксин Џанга са Института за океанографију Кинеске академије наука (ИОЦС) направио нови напредак у ин ситу идентификацији и квантификацији изотопа угљеника метана на основу ин ситу ласерске Раман спектроскопије, користећи значајну разлику у Рамановим спектрима изотопа угљеника метана (13ЦХ4 и 12ЦХ4), а сродни резултати су недавно објављени у међународном часопису за спектроскопију Спецтроцхимица Ацта Парт А: Молецулар анд Биомолецулар Спецтросцопи.
Дубокоморски хидротермални системи ослобађају велике количине ЦХ4, Х2 и других редукујућих гасова који хране јединствене хемосинтетичке биоме, који су важни за проучавање порекла раног живота. Међутим, извор тако високе концентрације метана је још увек контроверзан, на пример, концентрација метана у хидротермалном систему Раинбов супер-МгФе износи чак 2,5 ммол/кг, што је много више од приноса метана у реакцији воде и стене. у лабораторији. Састав изотопа угљеника у ЦХ4 је моћно средство за разликовање биогеног и абиогеног метана, али постојеће експерименталне технике и методе испитивања вредности изотопа угљеника не могу се користити да би се искључио принос метана из лабораторије. Међутим, постојеће експерименталне технике и методе испитивања вредности изотопа угљеника не могу да искључе утицај позадинских извора угљеника, што у великој мери утиче на поузданост експеримента. Последњих година, брзи развој ин ситу Раманове спектроскопије омогућио је одређивање гасних изотопа ин ситу, али још увек недостају Раман спектроскопске студије изотопа угљеника метана у хидротермалним системима високе температуре и високог притиска.
Да би решио горе наведене проблеме, истраживачки тим је систематски истраживао Раманове спектралне карактеристике 13ЦХ4 и 12ЦХ4 у чистом ЦХ4 систему и ЦХ4-Х2О систему на високој температури и високом притиску (25-400оЦ, {{8 }} бар) коришћењем капиларне провидне шупљине високог притиска. Показало се да су врхови карактеристичних пикова 13ЦХ4 у опсегу од 2907цм-1-2912цм-1, крећући се ка нижим таласним бројевима са порастом температуре и смањењем притиска, док су врхови карактеристични пикови 12ЦХ4 били су у опсегу од 2912цм-1 -2917 цм-1, што је увек више од 13ЦХ4 за 4.6-5.1 цм-1 под истом температуром и притиском , што указује да се ова два могу добро разликовати Рамановом спектроскопијом (слика 1). Поред тога, истраживачки тим је такође успоставио Раманове квантитативне калибрационе моделе за концентрације 13ЦХ4 и 12ЦХ4 у воденим растворима (слика 2), који су показали да су разлике у Рамановским квантитативним моделима калибрације за растворени 13ЦХ4 и 12ЦХ4 последица разлика у Рамански пресеци раманског расејања самих растворених 13ЦХ4 и 12ЦХ4, а не промене моларне густине воде или попречни пресеци Раманског расејања растворених 13ЦХ4 и 12ЦХ4. Сродни резултати истраживања пружају снажну подршку за ин ситу идентификацију и квантитативну анализу састава изотопа угљеника метана, који има широку перспективу примене у хидротермалним експериментима на високим температурама и високим притиском и у истраживању дубоког мора ин ситу.
Први аутор рада је Иузхоу Ге, докторант на Институту за океанографију Кинеске академије наука, а Ксин Зханг, истраживач, је одговарајући аутор чланка. Ово истраживање су заједнички финансирали Национална фондација за природне науке Кине и Стратешки пилот програм класе А Кинеске академије наука.
Повезани резултати и линкови су следећи:
Ге, И., Ли, Л., Кси, С., Зханг, И., Луан, З., и Зханг, Кс., 2023, Поређење Раманових спектралних карактеристика и квантитативних метода између 13ЦХ4 и 12ЦХ4 од 25 до 400 степени и 50 до 400 бара: Спецтроцхимица Ацта Део А: Молекуларна и биомолекуларна спектроскопија, стр. 123380.
Слика 1 Положаји врхова и пола висине и пуне ширине карактеристичних пикова 13ЦХ4 и 12ЦХ4 на различитим температурама и притисцима.
Слика 2 Раманов квантитативни калибрациони модели 13ЦХ4 и 12ЦХ4 засновани на ОХ савијајућим вибрационим тракама (а) и истезању вибрационих трака (б) воде
