دراسات حول أفلام الماء وعمليات الكربنة من خلال تشتت النيترون والامتصاص بالأشعة تحت الحمراء: دراسات في الموقع لـ Mg(OH)2 وCa(OH)2

تم استخدام تشتت النيترون بزاوية صغيرة (SANS) وطيف الانعكاس-الامتصاص بالأشعة تحت الحمراء بالتعديل الاستقطابي (PM-IRRAS) لاستكشاف التفاعل المتزامن لأفلام الماء النانوية ومنتجات الكربنة في Ca(OH)2 وMg(OH)2 تحت تأثير CO2 الرطب. توضح نمذجة SANS الكمية أن الأفلام الممتصة دون الناعمة على Ca(OH)2 وطبقات D2O الأكثر سمكاً (≈1–2 نانومتر) على Mg(OH)2 تعمل كوسيط لنقل الأيونات والتبادل النظائري عند الواجهات المدفونة. تؤكد الأطياف تحت الحمراء وجود تبادل H–D على Mg(OH)2 ولكن ليس على Ca(OH)2، مما يكشف سهولة الوصول السطحية المتميزة. في الموقع، يشكل كلا الهيدروكسيدين في البداية كربونات رطبة غير متبلورة─ACC وAMC─ولكنهما يتباعدان حيث يجف Ca(OH)2 تلقائيًا إلى CaCO3 في درجة حرارة الغرفة بينما يظل Mg(OH)2 رطبًا. يعكس هذا التباين الميل الأعلى لترطيب Mg2+ ويربط استقرار أفلام الماء المعتمد على النظائر باستمرار الأطوار غير المتبلورة. معًا، تظهر هذه النتائج أن أفلام الماء على الواجهة تحدد ما إذا كانت الكربنة تتقدم من خلال توليد المسامية (الكالسيوم) أو التكثيف (المغنيسيوم)، مما يوفر رؤى ميكانيكية في كربنة المعادن، ومتانة الأسمنت، وعمليات تغيير CO2 في درجات الحرارة المنخفضة.