Transport and Reactivity of Solutions in Confined Hydrosystems

کار حاضر نشان دهنده تلاش چند رشته ای برای پرداختن به موضوع هیدروسیستم های محدود است که با پانل لقاح متقابل متشکل از فیزیک، شیمیدانان، زیست شناسان، دانشمندان خاک و زمین توسعه یافته است. هیدروسیستم های محدود شامل همه موقعیت ها در محیط های طبیعی است که در آن وسعت فاز مایع محدود است به طوری که رابط های جامد-مایع و/یا مایع-هوا ممکن است برای خواص کل سیستم حیاتی باشند. در درجه اول، این محلول به اصطلاح "باقیمانده" در منافذ / کانال ها مسدود می شود به گونه ای که تمایل آن به تبخیر را کاهش می دهد و در مناطق خشک (بیابان های زمین) و فوق خشک (خاک مریخ) ماندگاری طولانی دارد. فیزیک مرتبط از حوزه هایی مانند مویینگی، جذب و مرطوب شدن، و نیروهای سطحی در دسترس است. با این حال، به دلیل ارتباط نزدیک بین ساختار محلی و ویژگی‌های ماده، تعامل ظریف بین میزبان و مهمان، اختلاط پیچیده بین واکنش‌پذیری ساکن و مسیر مهاجرت، هنوز بسیاری از فرآیندها باید درک شوند.

مشارکت کنندگان متخصص از اسرائیل، روسیه، اروپا و ایالات متحده درباره رفتار آب و املاح آبی در مقیاس های مختلف، از محدوده نانومتری نانولوله های کربنی و نانوسیالات گرفته تا مقیاس منطقه ای جریان واکنش پذیر سفره های زیرزمینی در حوضه های رسوبی بحث می کنند. این گستره علمی به گروهی از شرکت کنندگان با پیشینه بسیار متفاوت اجازه داد تا به موضوع حبس در مقیاس های مختلف بپردازند. کتاب بر اساس چهار بخش سازماندهی شده است که عبارتند از: الف) جریان، از مقیاس نانو به مقیاس بزرگ. ii) یون ها، هیدراتاسیون و انتقال. iii) کاویتاسیون درون منافذ/کانال. iv) تبلور در حصار. بیشتر مشارکت‌ها مربوط به کارهای تجربی با وضوح متفاوت است که از طریق ترمودینامیک کلاسیک و نیروهای بین مولکولی تفسیر می‌شوند. تکنیک‌های شبیه‌سازی برای کشف مقیاس اتمی رابط‌ها و مهاجرت در باریک‌ترین کانال‌های آنگستروم استفاده می‌شوند.

The present work reflects a multi-disciplinary effort to address the topic of confined hydrosystems developed with a cross-fertilization panel of physics, chemists, biologists, soil and earth scientists. Confined hydrosystems include all situations in natural settings wherein the extent of the liquid phase is limited so that the solid-liquid and/or liquid-air interfaces may be critical to the properties of the whole system. Primarily, this so-called “residual” solution is occluded in pores/channels in such a way that decreases its tendency to evaporation, and makes it long-lasting in arid (Earth deserts) and hyper-arid (Mars soils) areas. The associated physics is available from domains like capillarity, adsorption and wetting, and surface forces. However, many processes are still to understand due to the close relationship between local structure and matter properties, the subtle interplay between the host and the guest, the complex intermingling among static reactivity and migration pathway.

Expert contributors from Israel, Russia, Europe and US discuss the behaviour of water and aqueous solutes at different scale, from the nanometric range of carbon nanotubes and nanofluidics to the regional scale of aquifers reactive flow in sedimentary basins. This scientific scope allowed the group of participants with very different background to tackle the confinement topic at different scales. The book is organized according to four sections that include: i) flow, from nano- to mega-scale; ii) ions, hydration and transport; iii) in-pores/channels cavitation; iv) crystallization under confinement. Most of contributions relates to experimental works at different resolution, interpreted through classic thermodynamics and intermolecular forces. Simulation techniques are used to explore the atomic scale of interfaces and the migration in the thinnest angstrom-wide channels.