हाल ही में, इंस्टीट्यूट ऑफ ओशनोग्राफी, चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज (आईओसीएस) के शिन झांग की अनुसंधान टीम ने रमन स्पेक्ट्रा में महत्वपूर्ण अंतर का उपयोग करते हुए, इन-सीटू लेजर रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के आधार पर मीथेन कार्बन आइसोटोप की पहचान और मात्रा निर्धारण में नई प्रगति की है। मीथेन कार्बन आइसोटोप (13CH4 और 12CH4) के, और संबंधित परिणाम हाल ही में अंतर्राष्ट्रीय स्पेक्ट्रोस्कोपी जर्नल स्पेक्ट्रोचिमिका एक्टा भाग ए: आणविक और बायोमोलेक्यूलर स्पेक्ट्रोस्कोपी में प्रकाशित किए गए हैं।
गहरे समुद्र में हाइड्रोथर्मल प्रणालियाँ बड़ी मात्रा में CH4, H2 और अन्य कम करने वाली गैसें छोड़ती हैं जो अद्वितीय केमोसिंथेटिक बायोम को खिलाती हैं, जो प्रारंभिक जीवन की उत्पत्ति का अध्ययन करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। हालाँकि, इतनी अधिक मीथेन सांद्रता का स्रोत अभी भी विवादास्पद है, उदाहरण के लिए, रेनबो के सुपर-एमजीएफई हाइड्रोथर्मल सिस्टम में मीथेन सांद्रता 2.5 mmol/kg जितनी अधिक है, जो जल-चट्टान प्रतिक्रिया की मीथेन उपज से बहुत अधिक है। प्रयोगशाला में। CH4 की कार्बन आइसोटोप संरचना बायोजेनिक और एबोजेनिक मीथेन के बीच अंतर करने का एक शक्तिशाली साधन है, लेकिन मौजूदा प्रयोगात्मक तकनीकों और कार्बन आइसोटोप मूल्य परीक्षण विधियों का उपयोग प्रयोगशाला से मीथेन उपज को बाहर करने के लिए नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, मौजूदा प्रायोगिक तकनीकें और कार्बन आइसोटोप मूल्य परीक्षण विधियाँ पृष्ठभूमि कार्बन स्रोतों के प्रभाव को बाहर करने में असमर्थ हैं, जो प्रयोगात्मक विश्वसनीयता को बहुत प्रभावित करती हैं। हाल के वर्षों में, इन सीटू रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी के तेजी से विकास ने सीटू में गैस आइसोटोप निर्धारित करना संभव बना दिया है, लेकिन उच्च तापमान और उच्च दबाव वाले हाइड्रोथर्मल सिस्टम के तहत मीथेन कार्बन आइसोटोप के रमन स्पेक्ट्रोस्कोपिक अध्ययन की अभी भी कमी है।
उपरोक्त समस्याओं का समाधान करने के लिए, अनुसंधान दल ने शुद्ध CH4 प्रणाली में 13CH4 और 12CH4 की रमन वर्णक्रमीय विशेषताओं और उच्च तापमान और उच्च दबाव (25-400oC, {{8) पर CH{5}}H2O प्रणाली की व्यवस्थित रूप से जांच की। }} बार) एक केशिका उच्च दबाव पारदर्शी गुहा का उपयोग करके। यह दिखाया गया कि 13CH4 की विशिष्ट चोटियों की चोटियाँ 2907 सेमी -1-2912 सेमी -1 की सीमा में थीं, जो तापमान में वृद्धि और दबाव में कमी के साथ निचली तरंग संख्याओं की ओर बढ़ रही थीं, जबकि की चोटियाँ 12CH4 की विशिष्ट चोटियाँ 2912 सेमी -1 -2917 सेमी {{19%) की सीमा में थीं, जो समान तापमान और दबाव के तहत हमेशा 13CH4 से 4.{23}}.1 सेमी -1 अधिक होती है , यह दर्शाता है कि दोनों को रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (चित्रा 1) द्वारा अच्छी तरह से अलग किया जा सकता है। इसके अलावा, अनुसंधान दल ने जलीय घोलों में 13CH4 और 12CH4 की सांद्रता के लिए रमन मात्रात्मक अंशांकन मॉडल भी स्थापित किए (चित्र 2), जिससे पता चला कि विघटित 13CH4 और 12CH4 के लिए रमन मात्रात्मक अंशांकन मॉडल में अंतर के कारण थे। रमन पानी के मोलर घनत्व में परिवर्तन या रमन द्वारा घुले हुए 13CH4 और 12CH4 के क्रॉस सेक्शन को बिखरने के बजाय खुद ही घुले हुए 13CH4 और 12CH4 के क्रॉस सेक्शन को बिखेर रहा है। संबंधित शोध परिणाम मीथेन की कार्बन आइसोटोप संरचना की सीटू पहचान और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए एक मजबूत समर्थन प्रदान करते हैं, जिसमें उच्च तापमान और उच्च दबाव हाइड्रोथर्मल प्रयोगों और गहरे समुद्र में सीटू अन्वेषण में व्यापक अनुप्रयोग संभावना है।
पेपर के पहले लेखक युज़ोउ जीई हैं, जो समुद्र विज्ञान संस्थान, चीनी विज्ञान अकादमी में डॉक्टरेट छात्र हैं, और शिन झांग, एक शोधकर्ता, लेख के संबंधित लेखक हैं। इस शोध को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन और चीनी विज्ञान अकादमी के क्लास ए स्ट्रैटेजिक पायलट प्रोग्राम द्वारा संयुक्त रूप से वित्त पोषित किया गया था।
संबंधित परिणाम और लिंक इस प्रकार हैं:
जीई, वाई., ली, एल., शी, एस., झांग, वाई., लुआन, जेड., और झांग, एक्स., 2023, 25 से 400 डिग्री तक 13CH4 और 12CH4 के बीच रमन वर्णक्रमीय विशेषताओं और मात्रात्मक तरीकों की तुलना और 50 से 400 बार: स्पेक्ट्रोचिमिका एक्टा भाग ए: आणविक और बायोमोलेक्यूलर स्पेक्ट्रोस्कोपी, पी। 123380.
चित्र: 1 अलग-अलग तापमान और दबाव पर 13CH4 और 12CH4 की विशेषता चोटियों की चोटी की स्थिति और आधी ऊंचाई और पूरी चौड़ाई।
चित्र 2: OH झुकने वाले कंपन बैंड (ए) और पानी के खिंचाव वाले कंपन बैंड (बी) पर आधारित 13CH4 और 12CH4 के रमन मात्रात्मक अंशांकन मॉडल
