Name: Kimyasal Bahçeleri olarak Reaktörler Taklit Doğal Hidrotermal Sistemler Akış (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 55 s
Description: Keşfedin denizaltı hidrotermal menfezlerdeki doğal baca oluşumlarını laboratuvar ortamında taklit eden kimyasal bahçe deneylerini. Bu yöntem, erken Dünya koşullarını ve yaşamın kökenlerini anlamaya katkı sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu araştırma, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi ile yapılan bir sözleşme kapsamında Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, Jet Propulsion Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmiştir. NASA Astrobiyoloji Enstitüsü'nün (Icy Worlds) desteğini kabul ediyoruz. L.M.B., NAI tarafından NASA ile yapılan bir sözleşme aracılığıyla Oak Ridge İlişkili Üniversiteler tarafından yönetilen NASA Doktora Sonrası Programı aracılığıyla desteklenmektedir. J.E.N., Citrus College aracılığıyla yönetilen bir ABD Eğitim Bakanlığı PR / Ödül #: P031C110019 aracılığıyla desteklendi. NAI Termodinamik, Dengesizlik ve Evrim Odak Grubu ve Blue Marble Space Institute of Science üyeleriyle yapılan faydalı tartışmaları takdir ediyoruz.

1. Güvenlik Hususlar <ol><li> Kimyasal sızıntıları veya yaralanmalara karşı önlemek için kişisel koruyucu ekipman (laboratuvar önlüğü, gözlük, eldiven nitril, uygun ayakkabılar) kullanın. Şırınga ve iğneler kullanın ve eldiven delmeyin özen gösterin. Ilk enjeksiyon yaparak kaçak olup olmadığını kontrol etmek için cihazı deneme kurulumu sırasında özen çift distile H 2 O (GKD 2 O), ve kimyasallar eklemeden önce, stand reaksiyon şişeleri kararlılığını kontrol etmek. </li><li> Herhangi bir kimyasal bir bahçe tarifi bu deneyi Taahhüt ama biz derin deniz deliklerini simüle etmek kullanın reaktanlardan biri, tehlikeli bir kimyasal sodyum sülfit olduğu; Bu nedenle maruz kalmasını önlemek için davlumbaz içine tüm deneme yapın. <ol><li> Sadece davlumbaz sodyum sülfit şişe açın ve sülfür tartmak için davlumbaz içinde bir denge yerleştirin. Onlar zehirli H 2 S gazı serbest olarak daima davlumbaz içine sülfit içeren çözümler tutmak ve aynı zamanda sulfid tutmake sıvı, kavuz ve davlumbaz katı atık konteynerleri. Diğer bir ilginç reaktan havaya maruz kalma üzerine oksitleyen Fe (II) CI 2 • 4H 2, O,, yani oksijensiz çözümler tutulması ve (örneğin, N, 2 veya Ar), zaman içinde oksijensiz kafa kısmında altında kimyasal bahçeleri büyümeye özen Bir davlumbaz veya torpido gözü. </li></ol></li></ol> Enjeksiyon Deneyleri 2. Kurulum <ol><li> Ters zaman, damar havaya açık, böylece cam kesici üst serum şişesini (20 mm kıvrım mühür kapatma türü) kıvrım 100 ml&#39;lik şeffaf cam alt 1 cm keserek cam &quot;enjeksiyon şişeleri&quot; oluşturun. Bu yeniden kullanılabilir gibi, 1 M HCl asit banyosu O / N şişeleri temizlemek ve sonra yeni bir deneyden önce GKD 2 O ile iyice durulayın. </li><li> Enjeksiyon şişeleri (Şekil 1) hazırlayın. <ol><li> 20 mm&#39;lik septum, 20 mm alüminyum mühür kıvrım ve 0.5-10 ul plastik pipet toplayın. 16 G şırınga NE kullanmaEdle, dikkatli, daha sonra septum merkezinden bir delik delmek kaldırmak ve uygun kesici çöp bidonuna iğne atın. </li><li> Şişenin kıvrım üst içinde karşılaşacağı lastik septum tarafına, iğne deliğine pipet yerleştirin. Diğer yan pokes böylece septum ile pipet itin. </li><li> Kıvrım-mühür su geçirmez bir mühür yapmak için enjeksiyon gemiye pipet ile septum. Mühürlü zaman dışarıda çıkıntı, böylece septum aracılığıyla daha fazla pipet itin. </li><li> (Boru uzunluğu şırınga pompası enjeksiyon viyalden ulaşması gerekir) pipet ile 1/16 &quot;iç çapı net esnek kimyasal dayanıklı boru tutturmak; su geçirmez bir mühür için yukarıya doğru kaydırın. Not: Bu, 16 G iğne ile şırıngayla diğer ucundan beslenir enjeksiyon borusu, olacaktır. </li><li> Sızıntı olup olmadığını kontrol edin: Hortumun diğer ucunu bir 16 G iğne ile GKD 2 O ile dolu bir 10 ml şırınga takın(sorunsuz düz iğne üzerine boru slayt ve boru duvarı delmek için dikkatli olun). Yavaş yavaş GKD 2 O boru yukarı hareket eder ve reaksiyon, kabın dibine kadar enjekte edilir. Bu şırınga / tüp, tüp / ucu sağlamak ve kıvrım mühürler su geçirmez. </li></ol></li><li> Enjeksiyon şişenin tabanından besleyecek şekilde, bir çeker ocak içinde bir stand enjeksiyon şişeleri sıkıştırın. Not: Birden fazla şişeler seferde kurmak ve ayrı enjektörler ile eş zamanlı olarak beslenebilir. </li><li> Kimyasal bahçeleri duvarı boyunca membran potansiyeli ölçmek için elektrotlar ayarlayın. Her zaman kurşun &quot;içinde&quot; olduğu ve kimyasal bahçeleri &quot;dışarıda&quot; olan aynı kuralı kullanmak. <ol><li> Multimetre veya veri kaydedici kurşun reaksiyon damarları içinden ulaşmak yalıtılmış tel (örneğin, bakır) uzunlukları kesin. Konumlandırma için teller bolluk biraz bırakın. </li><li> Şerit ~ 3 mmReaksiyon şişesine içinde yer alması uçlarında çıplak tel. Multimetre potansiyel, tel şeridi ~ 1 cm bağlanacak olan diğer ucunda. </li><li> Kimyasal Bahçe arasında membran potansiyeli ölçmek için yerinde telleri sabitleyin. Kimyasal Bahçe içinde gidecek tel: sıvı kabına besleyecek olan pipet açılması takın. </li><li> Ama şimdiye kadar enjeksiyon akışını tıkar ki, enjeksiyon solüsyonu ile temas sağlamak için hafifçe teli itin. Dış tel için: yerinde o çözüm rezervuar ile değil kimyasal bahçe çökelti ile temas edecek şekilde yerleştirin. </li><li> Onlar deney (Şekil 2) sırasında enjeksiyon flakon içinde hareket edemez, böylece bant veya başka teller sabitleyin. </li><li> Multimetre ile tellerin diğer uçlarını takın ve bu uçları da deney boyunca hareket etmiyor, böylece kabloları sabitleyin. </li></ol></li><li> N 2 Set up </Her enjeksiyon şişeleri birine besleyecek alt&gt; gaz hatları. <ol><li> Her bir enjeksiyon vial için bir N2 besleme vardır, böylece çok sayıda tüp içine N2 kaynaktan gaz beslemesini Böl. </li><li> Enjeksiyon şişeleri birinin üst kısmında besleniyor, böylece her N 2 tüp yerleştirin. </li></ol></li></ol> Kimyasal Bahçe Büyüme için Çözümler 3. Hazırlık <ol><li> Rezervuar çözeltisi, her bir deney için 100 ml hazırlayın. Not: Bu örnekte, çökeltme katyonlar (Tablo 1) 75 mM Fe + 2 ve 25 mM Fe 3+ kullanın. <ol><li> Önce 100 ml başına ~ 15 dakika boyunca N2 gazı ile GKD 2 O kabarcıklandırılmasıyla anoksik çözüm oluşturur. </li><li> (Oksijen tanıtmak değil değil şiddetle kadar) tartılır ve eritmek için hafifçe karıştırarak, FeCl 2 • 4H 2 O ve FeCl3 • 6H 2 O ekleyin. </li><li> Reaktifler çözündürülür hemen sonra, resumFe 2+ / Fe e ışık köpüren 3+ N 2 gazı ile çözüm enjeksiyonları hazırlanır iken. </li></ol></li><li> Tablo 1 &#39;de gösterilen primer enjeksiyon solüsyonları herhangi iki seçin ve her biri 10 ml hazırlar. Çözeltilerin her birinin 7 ml işaretine kadar bir 10 ml şırınga (her çözelti için bir şırınga) doldurun. İğne kapaklarını değiştirin ve bir kenara koyun. </li><li> . İkinci enjeksiyon solüsyonu 20 ml (sodyum sülfit - DİKKAT) Hazırlama Tablo 1&#39;de gösterilmiştir Bu çözeltiye 7 ml işaretine kadar iki adet 10 ml&#39;lik şırınga Dolgu iğne kapaklarını kenara ayırın. Her zaman davlumbaz sülfit içeren çözümleri ve şırınga tutmak. </li><li> GKD Adım 2.2.5 2 Ey şırınga doldurun; Bu enjeksiyon tüpü yıkamak için kullanılır. </li></ol> 4. Birincil Enjeksiyon Başlangıç <ol><li> Zar potansiyeli ölçümleri için istenen data logger kullanın; Bir separat her denemenin potansiyelini ölçmeke kanalı ve (potansiyel her 30 sn yeterli olacaktır kayıt, 2 saatlik enjeksiyon için, örneğin) veri noktalarının istenilen miktarda vermek için tarama hızını ayarlamak. </li><li> Davlumbaz programlanabilir şırınga pompası birincil enjeksiyon şırınga edin. </li><li> Damlar yakalamak ve şırıngalar hem behere damla başlayana kadar hızlı bir oranda enjekte etmek şırınga pompası ayarlamak için bir atık beher kullanın. Daha sonra, (iki şırınga tam olarak aynı seviyede enjekte başlamasını sağlamak için) enjeksiyonu durur. </li><li> Şırınga pompası saatte 2 ml enjekte Yeniden programı (kullanılan şırınga türü için kalibre), ancak başlangıç ​​basmayın. </li><li> İki plastik enjeksiyon tüp içine GKD 2 O şırınga yerleştirin ve su ana rezervuar girdiği diyafram açık boru kadar dolduracak şekilde enjekte edilir. Enjeksiyon şişeleri üzerinde, standında şırınga yerleştirin. </li><li> Ea içine Fe2 + / Fe 3+ rezervuar çözeltisi 100 ml dökünch flakon. </li><li> Enjeksiyonlar süresince deney anoksik tutmak istediğiniz gibi N2 gaz hatları akışını ayarlayın. </li><li> (; Camdan görünümü engellemekten değil, örneğin Parafilm kullanarak) ve her şişeye (Şekil 3) içine bir N 2 besleme eklemek dikkatlice hava geçirmeyen bir mühür ile rezervuar şişeleri örtün. </li><li> GKD 2 O şırınga (hala tüp takılı) aşağı yanındaki birincil enjeksiyon şırınga getirin. Dikkatle GKD 2 O şırınga iğnesi kapalı plastik enjeksiyon boru kaydırın ve hemen birinci enjeksiyon şırınga iğneleri birinin üzerine doğrudan aktarın. (Boru duvarı delmeyin özen gösterin.) </li><li> Enjeksiyon başlatın ve membran potansiyeli Kayda başlamak. </li></ol> 5. İkincil enjeksiyon Başlangıç: <ol><li> ((6 ml enjekte edildikten sonra), bir kez kimyasal bahçe yapıları oluşturmuşlardır 3 saat sonra figu şırınga pompası durdurma Hit) 4 yeniden sürekli bir membran potansiyeli üretilmesi (Şekil 5). </li><li> Dikkatle şırınga pompası birincil enjeksiyon şırınga kaldırmak (ancak yapıların rahatsız değil bu yüzden boru bağlı bırakın); Sıvı geri şırınga içine akamaz böylece şişeler içinde sıvı seviyesinden standında bunları ayarlayın. </li><li> Şırınga pompası ikincil enjeksiyon sülfit şırınga Güvenli ve Adımları 4.3 ve 4.4 tekrarlayın. </li><li> Şişelerde sıvı seviyesinden şırıngalar tutarken ikincil şırınga birincil şırıngalardan (Şekil 6) boru transfer Adım 4.9 tekrarlayın, şırınga pompasından bir anda ikincil şırıngalar birini çıkarın ve. Şırıngaya hazneden sıvı basıncı bu kimyasal bahçesi çökebilir olarak enjektöre geri akmasına sıvı neden olmaz uyanık olun. </li><li> Transfer tamamlandığında, dikkatle th ikincil şırınga sabitleyine şırınga pompası. </li><li> Yeniden programı şırınga pompası saatte 2 ml enjekte etmek ve yeni enjeksiyon solüsyonu ile enjeksiyon devam başlar hit. </li><li> Güvenle birincil enjeksiyon şırınga imha. </li></ol> 6. Deneme Bitiş <ol><li> İlk olarak, şırınga pompası durdurun sonra membran potansiyeli kaydı durdurmak ve verileri kaydetmek. </li><li> N 2 akışını kapatın ve enjeksiyon damarları satırları ve Parafilm çıkarın. </li><li> Arzu edildiği takdirde, rezervuar çözeltisi örnek veya daha fazla analiz için hızlandırabilir. Dikkatlice rezervuar çözüm kaldırmak ve çökelti rahatsız değil, dikkatli, birkaç seferde rezervuar çözümü pipetle ve atık beher çözüm atmak için 25 ml&#39;lik pipet kullanın. </li><li> Enjeksiyon gemilerin bir seferde çözülme ve davlumbaz atık aktarma behere çözüm dökün. Çökelti parçalarını durulama GKD 2 O kullanın. </li><li> Fro şırınga kaldırşırınga pompası m ve atık aktarma behere kaçıp ekstra enjeksiyon sıvısı icar, borudan onları ayıklamak. Atık behere şırınga boşaltın ve davlumbaz tutulan bir sülfür kesici kapta şırıngalar atmayın. </li><li> Deney şişeden tüpünü çıkarın ve bir katı atık torbasına atınız. Mühür Uncrimp ve septum, mühür ve pipet atmayın. </li><li> Cam deney şişe yıkayın ve 1 M HCl asit banyosu O / N o emmek. (DİKKAT - asit konulduğunda zehirli H 2 S gazı yayınlayacak sodyum sülfür ile temas içinde olmuştur cam davlumbaz içine asit banyoları tutun.). </li></ol>

<ol><li>Leduc, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeduc%2C+S+%22The+Mechanism+of+Life%22">The Mechanism of Life</a>. , Rebman. London. (1911).</li>
<li>Coatman, R. D., Thomas, N. L., Double, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+the+growth+of+%E2%80%98%E2%80%98silicate+gardens%E2%80%99%E2%80%99+and+related+phenomena%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci%22%5BJournal%5D)">Studies of the growth of ‘‘silicate gardens’’ and related phenomena.</a> J. Mater. Sci. 15, 2017-2026 (1980).</li>
<li>Barge, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Chemical+Gardens+to+Chemobrionics%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">From Chemical Gardens to Chemobrionics.</a> Chem. Rev. 115 (16), 8652-8703 (2015).</li>
<li>Russell, M. J., Hall, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+onset+and+early+evolution+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22GSA+Memoir%22%5BJournal%5D)">The onset and early evolution of life.</a> GSA Memoir. 198, 1-32 (2006).</li>
<li>Russell, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Drive+to+Life+on+Rocky+and+Icy+Worlds%5BTitle%5D)+AND+%22Astrobiology%22%5BJournal%5D)">The Drive to Life on Rocky and Icy Worlds.</a> Astrobiology. 14 (4), 308-343 (2014).</li>
<li>Macleod, G., Mckeown, C., Hall, A. J., Russell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+and+oceanic+pH+conditions+at+4Ga+relevant+to+the+origin+of+life%5BTitle%5D)+AND+%22Origins+Life+Evol.+B%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal and oceanic pH conditions at 4Ga relevant to the origin of life.</a> Origins Life Evol. B. 24, 19-41 (1994).</li>
<li>Mielke, R. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+Test+of+a+Hydrothermal+Reactor+for+Origin%E2%80%90Of%E2%80%90Life+Experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Astrobiology%22%5BJournal%5D)">Fabrication and Test of a Hydrothermal Reactor for Origin‐Of‐Life Experiments.</a> Astrobiology. 10, 799-810 (2010).</li>
<li>Russell, M. J., Hall, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+emergence+of+life+from+iron+monosulphide+bubbles+at+a+submarine+hydrothermal+redox+and+pH+front%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Geol.+Soc.+Lond%22%5BJournal%5D)">The emergence of life from iron monosulphide bubbles at a submarine hydrothermal redox and pH front.</a> J. Geol. Soc. Lond. 154, 377-402 (1997).</li>
<li>Vance, S., Harnmeijer, J., Kimura, J., Hussmann, H., Demartin, B., Brown, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrothermal+systems+in+small+ocean+planets%5BTitle%5D)+AND+%22Astrobiology%22%5BJournal%5D)">Hydrothermal systems in small ocean planets.</a> Astrobiology. 7, 987-1005 (2007).</li>
<li>Ehlmann, B. L., Mustard, J. F., Murchie, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Geologic+setting+of+serpentine+deposits+on+Mars%5BTitle%5D)+AND+%22Geophys.+Res.+Lett%22%5BJournal%5D)">Geologic setting of serpentine deposits on Mars.</a> Geophys. Res. Lett. 37, L06201(2010).</li>
<li>Hsu, H. -W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ongoing+hydrothermal+activities+within+Enceladus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Ongoing hydrothermal activities within Enceladus.</a> Nature. 519, 207-210 (2015).</li>
<li>Cartwright, J. H. E., García-Ruiz, J. M., Novella, M. L., Otálora, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+of+Chemical+Gardens%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interf.+Sci%22%5BJournal%5D)">Formation of Chemical Gardens.</a> J. Colloid Interf. Sci. 256, 351-359 (2002).</li>
<li>Barge, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+Iron-Phosphate-Silicate+Chemical+Garden+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Characterization of Iron-Phosphate-Silicate Chemical Garden Structures.</a> Langmuir. 28, 3714-3721 (2012).</li>
<li>Glaab, F., Kellermeier, M., Kunz, W., Morallon, E., García-Ruiz, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+and+Evolution+of+Chemical+Gradients+and+Potential+Differences+Across+Self-Assembling+Inorganic+Membranes%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 124, 4393-4397 (2012).</li>
<li>Pagano, J. J., Thouvenel-Romans, S. T., Steinbock, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compositional+analysis+of+copper%E2%80%93silica+precipitation+tubes%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Compositional analysis of copper–silica precipitation tubes.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 110-116 (2006).</li>
<li>Parmar, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+cobalt+precipitation+tube+synthesized+through+%E2%80%9Csilica+garden%E2%80%9D+route%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Charact%22%5BJournal%5D)">Characterization of cobalt precipitation tube synthesized through “silica garden” route.</a> Mater. Charact. 60, 863-868 (2009).</li>
<li>Parmar, K., Pramanik, A. K., Bandyopadhya, N. R., Bhattacharjee, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+Fe%28III%29-silicate+precipitation+tubes%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Res.+Bull%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of Fe(III)-silicate precipitation tubes.</a> Mater. Res. Bull. 45, 1283-1287 (2010).</li>
<li>Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical-Garden+Formation%2C+Morphology%2C+and+Composition.+I.+Effect+of+the+Nature+of+the+Cations%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. I. Effect of the Nature of the Cations.</a> Langmuir. 27, 3286-3293 (2011).</li>
<li>Stone, D. A., Goldstein, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tubular+precipitation+and+redox+gradients+on+a+bubbling+template%5BTitle%5D)+AND+%22P.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Tubular precipitation and redox gradients on a bubbling template.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 101 (32), 11537-11541 (2004).</li>
<li>Makki, R., Ji, X., Mattoussi, H., Steinbock, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-Organized+Tubular+Structures+as+Platforms+for+Quantum+Dots%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Self-Organized Tubular Structures as Platforms for Quantum Dots.</a> J. Am. Chem. Soc. 136, 6463-6469 (2014).</li>
<li>Long, D. -L., Tsunashima, R., Cronin, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyoxometalates%3A+Building+Blocks+for+Functional+Nanoscale+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edit%22%5BJournal%5D)">Polyoxometalates: Building Blocks for Functional Nanoscale Systems.</a> Angew. Chem. Int. Edit. 49, 1736-1758 (2010).</li>
<li>Mielke, R. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iron-Sulfide-Bearing+Chimneys+as+Potential+Catalytic+Energy+Traps+at+Life%E2%80%99s+Emergence%5BTitle%5D)+AND+%22Astrobiology%22%5BJournal%5D)">Iron-Sulfide-Bearing Chimneys as Potential Catalytic Energy Traps at Life’s Emergence.</a> Astrobiology. 11, 933-950 (2011).</li>
<li>Roszol, L., Steinbock, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+Wall+Thickness+and+Composition+of+Hollow+Precipitation+Tubes%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Controlling the Wall Thickness and Composition of Hollow Precipitation Tubes.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 20100(2011).</li>
<li>Ludwig, K. A., Kelley, D. S., Butterfield, D. A., Nelson, B. K., Früh-Green, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Formation+and+evolution+of+carbonate+chimneys+at+the+Lost+City+Hydrothermal+Field%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Ac%22%5BJournal%5D)">Formation and evolution of carbonate chimneys at the Lost City Hydrothermal Field.</a> Geochim. Cosmochim. Ac. 70, 3625-3645 (2006).</li>
<li>Russell, M. J., Hall, A. J., Turner, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+growth+of+iron+sulphide+chimneys%3A+possible+culture+chambers+for+origin-of-life+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Terra+Nova%22%5BJournal%5D)">In vitro growth of iron sulphide chimneys: possible culture chambers for origin-of-life experiments.</a> Terra Nova. 1, 238-241 (1989).</li>
<li>Russell, M. J., Daniel, R. M., Hall, A. J., Sherringham, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hydrothermally+precipitated+catalytic+iron+sulphide+membrane+as+a+first+step+toward+life%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Evol%22%5BJournal%5D)">A hydrothermally precipitated catalytic iron sulphide membrane as a first step toward life.</a> J. Mol. Evol. 39 (3), 231-243 (1994).</li>
<li>Barge, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pyrophosphate+Synthesis+in+Iron+Mineral+Films+and+Membranes+Simulating+Prebiotic+Submarine+Hydrothermal+Systems%5BTitle%5D)+AND+%22Geochim.+Cosmochim.+Ac%22%5BJournal%5D)">Pyrophosphate Synthesis in Iron Mineral Films and Membranes Simulating Prebiotic Submarine Hydrothermal Systems.</a> Geochim. Cosmochim. Ac. 128, 1-12 (2014).</li>
<li>McGlynn, S. E., Kanik, I., Russell, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Peptide+and+RNA+contributions+to+iron-sulphur+chemical+gardens+as+life%27s+first+inorganic+compartments%2C+catalysts%2C+capacitors+and+condensors%5BTitle%5D)+AND+%22Philos.+T.+R.+Soc.+S-A%22%5BJournal%5D)">Peptide and RNA contributions to iron-sulphur chemical gardens as life's first inorganic compartments, catalysts, capacitors and condensors.</a> Philos. T. R. Soc. S-A. 370, 3007-3022 (2012).</li>
<li>Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, C. I., Stocieck, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical-Garden+Formation%2C+Morphology%2C+and+Composition.+II.+Chemical+Gardens+in+Microgravity%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. II. Chemical Gardens in Microgravity.</a> Langmuir. 27, 3294-3300 (2011).</li>
<li>Thouvenel-Romans, S., Steinbock, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oscillatory+Growth+of+Silica+Tubes+in+Chemical+Gardens%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Oscillatory Growth of Silica Tubes in Chemical Gardens.</a> J. Am. Chem. Soc. 125, 4338-4341 (2003).</li>
<li>Batista, B. C., Cruz, P., Steinbock, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Hydrodynamic+Plumes+to+Chemical+Gardens%3A+The+Concentration-Dependent+Onset+of+Tube+Formation%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">From Hydrodynamic Plumes to Chemical Gardens: The Concentration-Dependent Onset of Tube Formation.</a> Langmuir. 30, 9123-9129 (2014).</li>
<li>Herschy, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+origin-of-life+reactor+to+simulate+alkaline+hydrothermal+vents%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mol.+Evol%22%5BJournal%5D)">An origin-of-life reactor to simulate alkaline hydrothermal vents.</a> J. Mol. Evol. 79, 213-227 (2014).</li>
<li>Yamaguchi, A., Yamamoto, M., Takai, K., Ishii, T., Hashimoto, K., Nakamura, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+CO2+Reduction+by+Ni-containing+Iron+Sulfides%3A+How+Is+CO2+Electrochemically+Reduced+at+Bisulfide-Bearing+Deep-sea+Hydrothermal+Precipitates%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochim.+Acta%22%5BJournal%5D)">Electrochemical CO2 Reduction by Ni-containing Iron Sulfides: How Is CO2 Electrochemically Reduced at Bisulfide-Bearing Deep-sea Hydrothermal Precipitates?</a> Electrochim. Acta. 141, 311-318 (2014).</li>
<li>Hansen, H. C. B., Guldberg, S., Erbs, M., Koch, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinetics+of+nitrate+reduction+by+green+rusts%E2%80%94effects+of+interlayer+anion+and+Fe+%28II%29%3A+Fe+%28III%29+ratio%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Clay+Sci%22%5BJournal%5D)">Kinetics of nitrate reduction by green rusts—effects of interlayer anion and Fe (II): Fe (III) ratio.</a> Appl. Clay Sci. 18 (1), 81-91 (2001).</li>
<li>Trolard, F., Bourrié, G. Fougerite a natural layered double hydroxide in gley soil: habitus, structure, and some properties. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTrolard%2C+F+%22Clay+Minerals+in+Nature+-+Their+Characterization%2C+Modification+and+Application%22">Clay Minerals in Nature - Their Characterization, Modification and Application</a>. , InTech. (2012).</li>
<li>van Oss, C. J. Specifically Impermeable Precipitate Membranes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3avan+Oss%2C+CJ+%22Surface+and+Colloid+Science%22">Surface and Colloid Science</a>. , Springer. US. 115-144 (1984).</li>
<li>Baaske, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extreme+accumulation+of+nucleotides+in+simulated+hydrothermal+pore+systems%5BTitle%5D)+AND+%22P.+Natl.+Acad.+Sci.+USA%22%5BJournal%5D)">Extreme accumulation of nucleotides in simulated hydrothermal pore systems.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 9346-9351 (2007).</li>
</ol>

Yazarlar, rekabet eden hiçbir finansal çıkarları olmadığını beyan ederler.

Enjeksiyon yolu ile kimyasal bir bahçe yapısının oluşturulması, bir çökelti oluşturmak reaktif iyonları ihtiva eden bir iki çözüm ara-yüz ile gerçekleştirilebilir. Çökelek yapılarını üretecek ve reaktif iyon ve konsantrasyonlarının doğru tarifi bulmak istediğiniz bir yapı deneme yanılma meselesidir büyümek için pek çok olası tepki sistemleri vardır. Enjeksiyon çözeltisi akış hızı programlanabilir şırınga pompa ile kontrol edilir ve bu da, doğal sistemde sıvı akışının farklı oranlarda simüle etmek için deneyler arasında ...

&quot;Kimyasal bahçeleri&quot; zıt kimyaları iki sıvıları 1,2 etkileşime geliştirilen kendinden montaj inorganik çökeltiler vardır. Bunlar kendinden montaj inorganik yapılar kısmen kendi biomimetic görünümü üzerinde bir yüzyıl bilimsel ilgi konusu olmuştur ve birçok deneysel ve teorik çalışmalar, kimyasal bahçe sistemlerinin 3 farklı kompleks yönlerini ve olası fonksiyonları anlamak için takip edilmiştir. Kimyasal bahçelerin doğal örnekleri hidrotermal yaylar ve sızıntıları etrafında büyümeye mineral &quot;baca&quot; çökeltiler içerir ve bu hayat 4 ortaya çıkması için makul ortamlar sağlayabilir iddia edilmiştir. Doğal hidrotermal havalandırma baca taklit kimyasal bahçe büyümeye, bir rezervuar çözüm simüle okyanus kompozisyon ve okyanus içine beslemeleri hidrotermal sıvıyı temsil etmelidir enjeksiyon çözümü temsil etmelidir. Bu tip o çok yönlülüğüFarklı reaksiyon sistemlerinin f deneyi erken Dünya&#39;da ya da diğer dünyalara ortamlarda dahil olmak üzere hemen her önerilen okyanus / hidrotermal akışkan kimyası, simülasyonu için izin verir. Erken On Earth, okyanuslar oksijensiz, asidik (pH 5-6) olurdu, ve NO 3- atmosferik CO2 ve Fe 2+ yanı sıra Fe III, Ni 2+ olarak Mn 2+, çözünmüş içeriyordu olurdu ve NO 2. Bu deniz suyu ve ultramafik okyanus kabuğunun arasında kimyasal reaksiyonlar hidrojen ve metan içeren alkali hidrotermal akışkanın üretilen ve olurdu bazı durumlarda sülfit (HS -) 4-8. Erken Dünya alkali havalandırma ortamlarda oluşan bacaların böylece demir / demir oksihidroksitler ve demir / nikel sülfit içeren olabilirdi ve bu mineraller jeokimyasal redoks / pH gradyanları sokmak sürücü doğru özellikle katalitik ve proto-enzimatik fonksiyonlar hizmet etmiş olabileceğini öne sürülmektedir Metaboli ortaya çıkmasısm 5. Aynı şekilde, bu kadar başka dünyalar barındırabilir (veya barındırılan olabilir) su / kayaç arayüzleri - su / kayaç kimyası yetenekli alkalin havalandırma ortamlarını yaratacaktır mümkündür - örneğin erken Mars, Jüpiter&#39;in uydusu Europa, ya da Satürn&#39;ün uydusu Enceladus olarak Prebiyotik kimya sürüş, hatta kaybolmamış yaşam 5,9-11 için yaşanabilir nişler sağlar. Klasik kimyasal bahçe deney reaktif anyonlar, örneğin, sodyum silikat, veya &quot;su camı&quot; ihtiva eden bir çözelti içine batırılmış bir metal tuzunun bir tohum kristali, örneğin demir klorid tetrahidrat • 4H 2 O FeCl 2 kapsar. Daha fazla alkali çözelti ile ara yüzleme yapan Fe 2+ ihtiva eden bir asidik çözelti oluşturma metal tuzu çözünür, (silikat anyonları içeren ve OH -) ve bir inorganik membran çökelti oluşur. Ozmotik basınç altında zar şişer, patlamaları, daha sonra yeniden çöker birYeni sıvı arayüzü t. Kristaller Makro ve Mikro ölçekte, karmaşık morfolojiye sahip, dikey olarak yönlendirilmiş, kendi kendini organize çökelti yapı elde çözündürülür kadar bu işlem tekrar eder. Inorganik kimyasal bahçe zarından kimyasal zıt çözümlerin sürekli ayrılması ve zarından yüklü türlerin fark bu yağış süreç sonuçları 12-14 potansiyel bir zar verir. Kimyasal bahçe yapıları dış 13,15-19 kadar iç kısmından kompozisyon degradeler sergileyen karmaşıktır ve iyonlar biraz geçirgen kalırken yapının duvarları uzun süre zıt çözümleri arasındaki mesafeyi korumak. (Onlar sınıf gösteriler yapmak için basit ve kimyasal reaksiyonlar ve kendini organizasyon hakkında öğrencileri gibi) eğitim amaçlı ideal bir deney olmasının yanı sıra, kimyasal bahçeleri kendini assemb temsilleri gibi bilimsel öneme sahiply dinamik far-from-denge sistemlerinde, ilginç ve kullanışlı malzemelerden 20,21 üretimine yol açabilir yöntemleri içeren. Laboratuarda kimyasal bahçeleri de burada bir çökeltme iyonu ihtiva eden çözelti, yavaş yavaş, birlikte-çökeltme iyon (veya iyonları) içeren ikinci bir çözelti içine enjekte edilir, püskürtme yöntemleri ile yetiştirilebilir. Bu sistemin özellikleri ve çökelti daha iyi kontrol edilebilir olması dışında, kristal büyüme deneylerinde benzer kimyasal bahçe yapılarının oluşumu ile sonuçlanır. Enjeksiyon yöntemi çeşitli önemli avantajlara sahiptir. Bu bir çökeltme ya dahil türlerin herhangi bir kombinasyonu kullanılarak kimyasal bir bahçe oluşturmasına olanak veren, yani, birden fazla çökeltme iyonları, bir çözelti içine dahil edilebilir, ve / veya diğer non-çökeltme bileşenler / çökelti ile reaksiyona emmek için çözelti ya içerilebilir . Bir kimyasal üretilir membran potansiyeliBir elektrot, böylece sistemin elektrokimyasal çalışma sağlayan yapının iç kısmına dahil edildiği takdirde, bahçe sistem, bir enjeksiyon deneyde ölçülebilir. Enjeksiyon deneyleri enjeksiyon hızının veya toplam enjekte hacmi değiştirilerek kontrol zaman dilimlerinde kimyasal bahçe içine enjeksiyon solüsyonu besleme olanağı sunmak; farklı çözümler sırayla aracılığıyla yem ve tuzak veya reaktör olarak çöktürülmüş yapısını kullanmak mümkündür. Kombine, bu teknikler okyanus arasında birçok eşzamanlı çökelme reaksiyonları oluşan bir baca da dahil olmak üzere bir denizaltı hidrotermal delik doğal bir kimyasal bahçe sisteminde meydana gelmiş olabilir karmaşık süreçlerin laboratuvar simülasyonları, izin ve (örneğin, üreten metal sülfürler, hidroksitler sıvıyı tahliye ve / veya karbonatlar ve silikatlar) 5,22. Bu teknikler ayrıca yeni tip oluşumuna imkan vermek için herhangi bir kimyasal bir bahçe reaksiyon sistemine uygulanabilirmalzemeler, mesela, adsorbe reaktif türleri 20,23 katmanlı tüpler veya borular. Biz burada detay bir oksijensiz ortamda yapıları ihtiva-eden iki kimyasal bahçeleri, Fe 2+ eşzamanlı büyümesini içeren bir örnek deney. Bu deneyde yapı üzerindeki etkisini incelemek için, ilk enjeksiyon solüsyonu halinde, polifosfatlar ve / veya amino asitlerin eser miktarda dahil. Kimyasal bahçe ilk oluşumu sonra biz sonra ikincil çökeltme anyon olarak sülfür tanıtmak için enjeksiyon çözüm geçti. Membran potansiyelleri Ölçümler Deney boyunca otomatik olarak yapılmıştır. Bu protokol bir kez çift şırınga pompası kullanılarak iki deneyler çalıştırmak açıklamaktadır; veri bu işlemin birden fazla çalışır gerekli gösterilmiştir. Nispeten yüksek akış oranları, deneylerde kullanılan rezervuar ve tepken konsantrasyonlarının düşük pH büyük baca oluşturmak için tasarlanmış zaman sc üzerinde çökeltileriBir günlük laboratuar deneyleri için uygun ales. Bununla birlikte, doğal hidrotermal yaylar sıvı akış hızları çok daha yaygın olabilir ve (erken Dünya sistemi, örneğin, Fe ve S) reaktifler presipite konsantrasyonları düşük büyüklüğü 4 bir düzen olabilir; Böylece, yapılandırılmış çökeltiler uzun zaman çizelgelerine üzerine kuracaktı ve havalandırma onlarca yıl 24,25 binlerce aktif olabilir.

<table><tbody><tr><td>Şırınga Pompası</td><td>Fisher</td><td>14-831-3</td><td>İstenilen eşzamanlı deney sayısına bağlı olarak çift veya çok kanallı</td></tr><tr><td>Demir klorür tetrahidrat</td><td>Fisher</td><td>I90500</td><td>Demir Klorür Tetrahidrat (Kristal/Sertifikalı)</td></tr> <tr><td>Ferrik klorür hekzahidrat</td><td>Fisher</td><td>I88-100</td><td>Ferrik&nbsp; Klorür&nbsp; Hekzahidrat&nbsp; (Topaklar/Sertifikalı ACS)</td></tr><tr><td>Sodyum hidroksit</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S5881</td><td>reaktif sınıfı, > %98, peletler (susuz)</td></tr><tr><td>Sodyum sülfür nonahidrat</td><td>Fisher</td><td>S425212</td><td>Sodyum Sülfür Nonahidrat (Kristal/Sertifikalı ACS). -20&nbsp'de saklayın; &#176;C. Sadece torpido gözünde veya çeker ocakta açın. Toksik H2S gazı açığa çıkarır; Sülfür içeren tüm çözeltiler bir torpido gözünde veya çeker ocakta tutulmalıdır.</td></tr><tr><td>Potasyum pirofosfat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/322431?lang=en&amp; region=US">322431</a></td><td>97%</td></tr><tr><td>L-Alanine</td><td>Sigma-Aldrich</td><td><a href="http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a7627?lang=en&amp; region=US">A7627</a></td><td></td></tr><tr><td>Şırıngalar (10&nbsp; cc)</td> <td>Fisher</td><td>14-823-16E</td><td>BD ve ticaret; Luer-Lok Uçlu Şırınga (İğnesiz)</td></tr><tr><td>Şırınga iğneleri (16&nbsp; ölçer)</td> <td>Fisher</td><td>14-826-18B</td><td>BD ve ticaret; Genel Kullanım ve PrecisionGlide Hipodermik İğneler, 16&nbsp; G x 1,5 inç (38&nbsp; mm)</td></tr> <tr><td>Boru</td><td>Cole Parmer</td><td>EW-06407-71</td><td>Tygon Lab Boru, DEHP Olmayan, 1/16 "ID x 1/8" OD</td></tr><tr><td>Alüminyum contalar</td><td>Fisher</td><td>0337523C</td><td>Thermo Scientific & Trade; Ulusal ve ticaret; Tepe boşluğu 20&nbsp; mm Sıkma Contaları</td></tr><tr><td>Gri bütil tıpalar</td><td>Fisher</td><td>0337522AA</td><td>Thermo Scientific & Trade; Ulusal ve ticaret; 20&nbşk; Headspace Şişeleri için mm Septa</td></tr><tr><td>Serum şişeleri</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>33110-U Şişeler</td><td>, kıvrımlı üst, serum şişesi, boyut 100 ml, şeffaf cam, OD ve kez; Y 51,7 mm ve süreler; 94,5 mm'dir. Bu deneyler için serum şişesinin dibi kesilmelidir.</td></tr><tr><td>Pipet uçları</td><td>VWR</td><td>53511-682</td><td>pipet uçları 0,5-10 &#956; l</td></tr><tr><td>Tel</td><td>McMaster-Carr</td><td>8073K661</td><td>Katı Tek İletkenli Tel, UL 1007/1569, 20 AWG, 300 VAC</td></tr></tbody></table>

kimyasal bahçeleri olarak reaktörler taklit doğal hidrotermal sistemler akış

Chemical Gardens as Flow-through Reactors Simulating Natural Hydrothermal Systems

Burada, enjeksiyon kimyasal bahçe yöntemlerini kullanarak hidrotermal baca büyümesinin deneysel simülasyonlarını rapor ediyoruz. Bu tür bir deneyin çok yönlülüğü, erken Dünya, erken Mars ve hatta dış gezegenlerin buzlu uyduları gibi diğer dünyalardaki ortamlarda yaşamın kökenine yönelik reaksiyonları yönlendirebilecek çeşitli önerilen okyanus / hidrotermal sıvı kimyalarının test edilmesine izin verir. Erken Dünya'yı simüle eden anoksik koşullar altında kimyasal bahçe yapılarının büyümesini, fosfatların / organiklerin eser bileşenlerinin yapıya dahil edilmek üzere enjeksiyon çözeltisine dahil edilmesini, ikincil bir çökeltme anyonu eklemek için enjeksiyon çözeltisinin bir anahtarını ve kimyasal bahçeler tarafından üretilen zar potansiyellerinin ölçümünü içeren deneyler gösteriyoruz. Bu yöntem kullanılarak, denizaltı hidrotermal kaynaklarında çökelen doğal bacaları taklit eden, kendi kendine monte edilen kimyasal bahçe yapıları oluşturuldu ve bu çökeltiler, birbirini izleyen çok sayıda "hidrotermal" enjeksiyonla beslenerek akış reaktörleri olarak başarıyla kullanılabilir.

Enjeksiyon çözüm rezervuar çözeltisi içine beslemeye başladıktan sonra, bir kimyasal bahçe çökelek sıvı ara yüzeyde oluşmaya başladı ve bu yapının enjeksiyon (Şekil 4-7) boyunca büyümeye devam etti. Burada bildirilen deneylerde, enjeksiyon (L-alanin ve / veya pirofosfat içerecek şekilde modifiye edilebilir) sodyum hidroksit, ve hazır olarak bulundurulan çözelti, bir 1: karışık, sonuçta Fe + 3/2 + Fe 3 karışımı -redox-devlet demir oksihidroksit çökelti. Kimyasal bahçeleri genellikle...

Kimyasal bahçe oluşumunu, denizaltı hidrotermal menfezlerinde oluşan doğal kimyasal bahçe sistemlerinin laboratuvar simülasyonlarına izin veren enjeksiyon deneyleri yoluyla tanımlıyoruz.

Kimyasal Bahçeleri olarak Reaktörler Taklit Doğal Hidrotermal Sistemler Akış

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, küçük ölçekte kendi kendine birleşen yapılar oluşturmak için kimyasal bahçe deneyleri kullanarak, erken dünyadaki denizaltı hidrotermal bacalarında çökelen doğal bacaları simüle etmektir. Bu işlem, öncelikle iki çözelti hazırlanarak gerçekleştirilir. Çözeltilerden biri erken dünya deniz suyu bileşimini, diğeri ise su-kayaç reaksiyonları sonucu oluşan alkali bir hidrotermal akışkanı simüle eder.Ardından, hidrotermal benzeri sıvının anoksik bir atmosfer altında simüle edilmiş okyanus rezervuarına enjekte edilebilmesi için bir düzenek kurulur. Üçüncü adım olarak, enjeksiyon sırasında hidrotermal ve okyanus çözeltileri arasındaki voltajı ölçmek için elektrotlar yerleştirilir. Son olarak, hidrotermal benzeri çözelti, vent sıvısının okyanus kabuğundan dışarı ve çevredeki deniz suyuna doğal sızıntısını taklit edecek şekilde, simüle edilmiş okyanus çözeltisi içeren bir flakonun tabanına yavaşça enjekte edilir.Sonuçlar, okyanus ve hidrotermal çözeltilerin ara yüzeyinde bir mineral çökelmesinin oluştuğunu ve bunun, doğal bir denizaltı hidrotermal bacasını andıran, kendi kendine monte olan bir kimyasal bahçe yapısına dönüştüğünü göstermektedir. Hidrotermal bacalar, tıpkı doğal kimyasal bahçeler gibidir. Dünya üzerinde yaklaşık 4,4 milyar yıl önce oluştuklarını düşündüğümüz bu yapılar, büyük oranda demir sülfürlerden ve demir hidroksitlerden, az miktarda ise silikadan oluşmaktadır.Ve bunlar bir deri gibi davranırlar; alkali çözeltilerin, bir miktar asidik olan okyanusa karıştığı yerlerde oluşurlar. İkisinin ara yüzeyinde, belirttiğim gibi, deri görünümünde olan bu mineralleri çöktürürler. Aslında, bunları bugün bildiğimiz yaşamla kıyaslamak mümkündür.Örneğin, bizde olduğu gibi, yaşamın iç ortamı alkali olma eğilimindedir. Buna karşın dış ortamın asidik olması tercih edilir. Yani, belki biraz basite indirgeyerek, pH 5,5 olan bir şampuandan hoşlandığımızı söyleyebilirim.Örneğin, asidik gazlı içecekleri severiz. Ancak sağlıklı kalmak için alkali içecekler tüketmeyi de severiz çünkü sonuçta iç yapımız, tıpkı doğal kimyasal bahçeler gibi sağlıklıdır. Bugün laboratuvarda gördüğümüz şey ise, bu kimyasal bahçelerin iç kısmının alkali olduğu gerçeğidir.Dış kısım asidiktir. Bir miktar oksitlenmiştir ve olan şudur ki; bu kimyasal bahçeler ikisi arasında bir kimyasal gradyan, yani pH ve Redoks kimyasal gradyanları oluştururlar ve bunlar toplamda yaklaşık yarım volt eder; bu da yaşamı harekete geçirmek için gereken elektrokimyasal enerji miktarına yaklaşık olarak eşittir. Ve biz, 4 milyar yıl önce okyanus tabanındaki bu kimyasal bahçelerden birinde yaşamın ilk kez ortaya çıkmasını tetiklemek için bunun tam kararında olduğunu düşünüyoruz.Bu deney, okyanuslar, hidrotermal akışkanlar ve atmosferler gibi farklı gezegen koşullarını simüle etmemize olanak tanıdığı gibi, belirli deneysel parametrelerin değiştirilmesinin etkilerini ve bunun sistem üzerinde ne gibi bir etkisi olacağını simüle etmemize de imkan tanır. Başlangıçta, deney tüplerindeki kristallerden doğrudan büyüyen kimyasal bahçeleri çalışıyorduk ancak bir teli doğrudan membranın içine yerleştiremediğimiz için membran potansiyelini ölçemedik. Bu nedenle, bunu gerçekleştirmek için yeni bir yöntem geliştirdik.Bu, bir rezervuardaki okyanus sıvısına hidrotermal simülan enjekte ettiğimiz bir enjeksiyon yöntemidir. Bu yöntem, membran potansiyelini membranın büyümesi boyunca ölçmek için otomatik bir veri kaydedici kullanmamıza olanak sağlamıştır. Bu yönteme yeni başlayanlar, düzgün yapılı kimyasal bahçeler büyütme ve voltaj ölçümü için virüsü gereken konuma yerleştirme konusunda zorluk çekebilirler.Buna rağmen, sorun giderme yöntemleriyle tüm bu problemleri çözebilirler. Enjeksiyon şişesi olarak kullanmak üzere, 100 mililitrelik şeffaf cam krimp kapaklı bir serum şişesinin alt kısmını cam kesici kullanarak keserek başlayın. Ayrıca 20 milimetrelik bir septum, 20 milimetrelik alüminyum krimp mühür ve 0,5 ila 10 mikrolitrelik plastik pipet ucu temin edin.16 gauge bir şırınga iğnesi kullanarak septumun merkezinden dikkatlice bir delik açın, ardından iğneyi çıkarıp uygun tıbbi atık konteynerine atın. Sonrasında, pipet ucunu iğne deliğinden içeri yerleştirin ve pipet ucu diğer taraftan çıkana kadar septumdan içeri itin. Pipet ucu enjeksiyon kabı üzerindeyken septumu sıkma mühür ile kapatın.Sızdırmaz bir mühürle hava sızdırmazlığı sağlamak için, pipet ucunu septumdan dışarı çıkacak şekilde daha ileri itin. Ardından pipet ucuna 1/16 inç iç çaplı, şeffaf, esnek ve kimyasallara dayanıklı bir tüp takın. Tüpü pipet ucuna doğru kaydırın. Sızdırmaz bir mühür oluşturmak için tüpün, enjeksiyon şişesinden şırınga pompasına kadar ulaşacak uzunlukta olduğundan emin olun.Ardından, enjeksiyonun şişenin alt kısmından beslenebilmesi için enjeksiyon şişelerini bir çeker ocak içindeki standa sabitleyin. İzoleli telleri, reaksiyon kaplarının içinden veri kaydediciye ulaşacak kadar uzun olacak şekilde iki parça halinde kesin. Konumlandırma için tellerde biraz boşluk bırakın.Ardından, diğer uçları multimetre uçlarına bağlanacak olan ve reaksiyon şişesinin içinde yer alacak her bir telin ucundan yaklaşık üç milimetrelik yalıtımı soyun. Tellerden birinin yaklaşık bir santimetrelik kısmını soyun ve enjeksiyon çözeltisiyle teması sağlamak için, ancak enjeksiyon akışını tıkamayacak şekilde, kimyasal bahçenin içinde kalacak teli pipet ucunun ağzına yakın bir yere yerleştirin.Ardından, tellerin her iki ucunu bant kullanarak sabitleyin. Sonra, dıştaki teli çözelti rezervuarıyla temas edecek ancak kimyasal bahçe çökeltisiyle temas etmeyecek şekilde yerleştirin. Son olarak, çözelti rezervuarının üzerindeki boşluğu korumak için tellerin boşta kalan uçlarını veri kaydediciye bağlayın.Ardından IC azot gaz hatlarını kurun. Azot kaynağı tankından gelen gaz beslemesini, her bir enjeksiyon şişesi için bir besleme olacak şekilde birkaç tüpe ayırın. Her bir reaksiyon şişesi için, öncelikle her 100 mililitre için deiyonize suyu yaklaşık 15 dakika boyunca azot gazı ile kabarcıklandırarak, okyanus simülanı olarak da bilinen rezervuar çözeltisinden 200 mililitre hazırlayın.Bu, enjeksiyon boyunca deneyin anoksik kalmasını sağlar. Ardından, 25 milimolar demir(II) klorür ve 75 milimolar demir(III) klorür hekzahidrat tartarak suya ekleyin.Karışıma oksijen girmeyecek şekilde, iyonları çözmek için karışımı nazikçe karıştırın. İyonlar çözündükten hemen sonra, çözeltinin azot gazı ile hafifçe kabarcıklanmasını tekrar başlatın. Enjeksiyonlar hazırlanırken, burada gösterilen tablodaki birincil enjeksiyon çözeltilerinden herhangi ikisini seçin ve her bir çözeltiden 10 mililitre hazırlayın.Ardından, 10 mililitrelik bir şırıngayı her bir çözeltiyle yedi mililitre işaretine kadar doldurun, kapaklarını kapatın ve kenara ayırın. Daha sonra, ikincil enjeksiyon olarak çeker ocak altında 20 mililitre 50 millimolar sodyum sülfür hazırlayın. İki adet 10 mililitrelik şırıngayı çözeltiyle yedi mililitre işaretine kadar doldurun, iğne kapaklarını takın ve kenara ayırın.Birincil enjeksiyon şırıngalarını çeker ocak içerisinde bulunan programlanabilir bir şırınga pompasına sabitleyin. Enjeksiyon hızını dakikada bir mililitre olarak ayarlayın ve her iki şırınga da atık beherin içine damlamaya başlayana kadar pompayı çalıştırın. Ardından enjeksiyonu durdurun.Ardından, deiyonize su içeren şırıngaları iki plastik enjeksiyon tüpüne yerleştirin ve su, ana rezervuara girdiği açıklığa kadar şeffaf boruları dolduracak şekilde enjekte edin. Daha sonra şırıngaları enjeksiyon flakonlarının üzerindeki standa yerleştirin. Ardından, her bir flakona demir içeren rezervuar çözeltisinden dikkatlice 100 milliliters dökün.Perfil kullanarak flakonların üzerinde dikkatlice hava sızdırmaz bir mühür oluşturun ve her bir flakona bir azot besleme hattı yerleştirin. Enjeksiyonlar süresince deneyin anoksik kalmasını sağlamak için azot gazı hatlarının akışını isteğe göre ayarlayın. Ardından, su dolu şırıngaları tek tek birincil enjeksiyon şırıngalarının yanına indirin.Plastik enjeksiyon tüpünü dikkatlice kaydırarak çıkarın ve tüp duvarını delmemeye özen göstererek hemen doğrudan birincil enjeksiyon şırıngası iğnelerinden birine aktarın. Ardından, şırınga pompasını saatte iki mililitre hızda üç saat çalışacak şekilde ayarlayın ve enjeksiyonu aynı anda başlatın.Membran potansiyeli kaydını başlatın. Üç saat sonra şırınga pompasını durdurun. Kimyasal bahçe yapıları oluştuktan sonra, yapıların bozulmaması için tüplere bağlı halde bırakarak birincil enjeksiyon şırıngalarını şırınga pompasından dikkatlice çıkarın.Sıvının şırıngaya geri akmasını önlemek için bunları, viallerdeki sıvı seviyesinin üzerinde bir standa yerleştirin. Ardından, bu durumda sodyum sülfür içeren ikincil enjeksiyon şırıngalarını şırınga pompasına sabitleyin ve her ikisi de damlamaya başlayana kadar iğneye ön yükleme yapın; sülfür çözeltisini özel bir tehlikeli atık konteynerine atın. Daha sonra şırıngaları şırınga pompasından tek tek çıkarın ve tüpleri birincil enjeksiyon şırıngasından sodyum sülfür içeren şırıngaya aktarın.Şırınga pompasını çözeltiyi saatte iki mililitre hızla enjekte edecek şekilde yeniden programlayın ve sodyum sülfür çözeltisini bu hızda üç saat boyunca enjekte etmek için başlat düğmesine basın. Birincil enjeksiyon çözeltisi rezervuar çözeltisine verildiğinde, sıvı arayüzünde kimyasal bahçe çökeltisi oluşmaya başlar ve bu yapı enjeksiyon süresince çevresel taramalı elektron mikroskobu altında büyümeye devam eder; alanin varlığında oluşan birincil çökeltiler daha yuvarlak ve amorf görünürken, saf demir oksihidroksit çökeltileri ile pirofosfat içerenler birincil enjeksiyondan sonra daha kristal yapıda görünmüştür. Potansiyel, hemen 0,45 ile 0,55 volt civarında zirve yapma eğilimi göstermiş, ardından yaklaşık bir saat boyunca azalmış ve birincil enjeksiyonun geri kalanı boyunca 0,1 ile 0,2 volt civarında stabilize olmuştur.Birincil şırıngalar, sodyum sülfür içeren ikincil şırıngalarla değiştirildiğinde, kimyasal bahçe büyümeye devam etti; ancak yeni oluşan görünür büyümeler artık siyah demir sülfürdü. Kimyasal bahçenin siyah sülfür kısımları, mevcut duvarlara katkıda bulunmak yerine, dallanıp ayrı olarak büyüyor gibi görünüyordu. Sülfür enjeksiyon solüsyonu kimyasal bahçeye ulaştığı anda, membran potansiyeli aniden yaklaşık 0,9 volt seviyesine çıktı.Kimyasal bahçelerinizi büyütmek için kullanabileceğiniz birçok olası çözelti kombinasyonu vardır. Ayrıca, kimyasal bahçe yapınız tamamen oluştuğu sürece, deney sırasında herhangi bir zamanda enjeksiyon hızını hızlıdan yavaşa değiştirmek ve birincil enjeksiyonu ikincil bir enjeksiyonla değiştirmek mümkündür. Sodyum sülfür çözeltileri, son derece tehlikeli olan hidrojen sülfür gazı açığa çıkarır.Açık sodyum sülfür kapları ve sülfür içeren çözeltiler çeker ocak içerisinde kullanılmalı ve malzeme güvenlik bilgi formu kılavuzlarına göre işlenmelidir; hem kullanılmış hem de kullanılmamış çözeltiler tehlikeli atık olarak bertaraf edilmelidir. Laboratuvarda büyütüldüğünü az önce gördüğümüz hidrotermal bacalar, temel olarak demir sülfürler ve demir hidroksitler gibi gözenekli minerallerden oluşur. Bunların erken yaşam üzerinde katalizör görevi gördüğünü düşünüyoruz ve yapıları, günümüzde kendi cildimizde bile bulunan katalizörlere ve enzimlere oldukça benzerdir.Bu deney, farklı jeolojik ortamları simüle etmek için kullanılabileceği gibi, deney parametreleri manipüle edilerek bu kendi kendine düzenlenen yapıların büyümesinin nasıl kontrol edileceğini öğrenmeye yönelik yoğun ilgi nedeniyle malzeme bilimi açısından da uygulanabilirdir ve ayrıca farklı reaksiyonlar için katalizör görevi görebilecek yapıların ve malzemelerin oluşturulması için de kullanılabilir.

chemical-gardens-as-flow-through-reactors-simulating-natural

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Millifluidic Nanomalzemelere aygıtları, tepkime mekanizmaları ve sürekli akış kataliz zaman çözümlü bir analiz olarak kontrol edilen sentez için kullanılmaktadır.

Kimyasal Sentez ve Zaman-çözülmesi Mekanistiksel Çalışmaları Millifluidics

Yüksek yoğunluklu biyoreaktör (HDBR) olarak adlandırılan yeni bir reaktör tasarımı, yüksek yoğunluklu mikrobiyal toplulukların yetiştirilmesi ve incelenmesi için sunulmuştur. Burada, HDBR, karışık bir yüksek yoğunluklu alg topluluğu tarafından nitrojen metabolizmasının incelenmesi için bir fotobiyoreaktör (PBR) konfigürasyonunda başarıyla uygulanmaktadır.

Çeşitli mikrobiyal Toplulukları Yüksek Yoğunluklu Yetiştirme için Yeni Bir Biyoreaktör

Akış kimya çevre taşır ve üstün karıştırma, yararlanarak tarafından ekonomik avantajları ısı transferi ve faydaları mal. Burada, kimyasal işlemler toplu iş akışı moduna aktarmak için bir plan sunar. Diphenyldiazomethane (demir) p- nitrobenzoic asit, içinde yürütülen toplu iş ve akışı, reaksiyon kavram kanıtı için seçildi.

Sürekli akışı kimya: Diphenyldiazomethane p- Nitrobenzoic asit tepki

Dur-akış mikro-boru (SFMT) gaz halinde olan yakıtlar Reaktanları ve/veya görünür ışık aracılı istihdam reaktörler reaksiyonlar sunulan kullanarak organik reaksiyon tarama için bir protokol.

Stop-akış mikro-boru reaktörler kullanımı organik dönüşümleri gelişimi için

Bu protokol, yerinde biyomining süreçlerinde çalışmak için yüksek basınç altında mikrobiyal deneyler açıklar. Deneysel yaklaşım, asidik, demir açısından zengin bir ortamda mikrobiyal kültür içeren altın-titanyum reaksiyon hücresi ile donatılmış sallanan yüksek basınçlı bir reaktör kullanır.

Yüzey Altı Biyomining Bağlamında Basınca Bağımlı Mikrobiyal Aktiviteyi Simüle Etmek Için Esnek Altın-Titanyum Reaksiyon Hücrelerinin Kullanılması

Bench-scale, axenic ekimi sonraki proses ölçeklendirme önce mikroalgal karakterizasyonu ve verimlilik optimizasyonu kolaylaştırır. Fotobiyoreaktörler güvenilir ve tekrarlanabilir mikroalgal deneyler için gerekli kontrolü sağlamak ve güvenli bir şekilde aşındırıcı gazlar ile mikroalg yetiştirmek için adapte edilebilir (CO2, SO2, NO2) belediye veya endüstriyel yanma emisyonları.

Korozif Baca Gazlı Tezgah Ölçekli Fotobiyoreaktörde Mikroalg Ekimi ve Biyokütle Kantifikasyonu

Açık yuvarlanma yolu havuzlarında mikroalg yetiştirmek için doğal gaz santrali baca gazındaki karbondioksiti kullanmak için bir protokol tanımlanmıştır. Baca gazı enjeksiyonu bir pH sensörü ile kontrol edilir ve mikroalg büyümesi gerçek zamanlı optik yoğunluk ölçümleri ile izlenir.

Mikroalg Yetiştiriciliği için Yarı Otomatik Açık Yuvarlanma Yolu Göletleri ile Bir Enerji Santralinden Karbon Yakalama Birleştirme

Bu protokolün amacı, kimyasal bahçe enjeksiyon deneyleri yoluyla simüle edilmiş hidrotermal bacalar oluşturmak ve eğitim amaçlı çoğaltılabilen 3D yazdırılabilir bir kondenser kullanarak inorganik çökeltme zarı boyunca bir termal gradyan tanıtmaktır.

Termal Gradyan Ortamında Erken Toprak Hidrotermal Bacalarının Simülasyonu

Balz-Schiemann reaksiyonu yoluyla bir aril aminikten bir aril florürü sentezlemek için ayrıntılı bir ölçeklenebilir sürekli akış protokolü sunulur.

Sürekli Akış Reaktöründe Ölçeklenebilir Bir Balz-Schiemann Reaksiyon Protokolü

Bu protokol, anaerobik koşullar altında karmaşık dışkı topluluklarının sürekli akış kültürü için kullanılacak mini biyoreaktör dizilerinin montajını detaylandırır. Daha fazla analiz için reaktörlerin montajı, aşılanması ve numune alınması yöntemlerini de tartışıyoruz.

Karmaşık dışkı topluluklarının sürekli kültürü için biyoreaktör düzeneği

İnşa edilmiş sulak alan arıtma sistemleri, atık suları arıtmak için onlarca yıldır kullanılmaktadır, ancak petrol kumları prosesinden etkilenen suları arıtmak için uygulamaları nispeten yenidir. Bu potansiyeli keşfetmek için, bir yüzey akışı mezokozm tasarımı ve deneysel yöntemler ana hatlarıyla belirtilmiştir. Bu yaklaşım, temel tasarım parametreleri hakkındaki anlayışımızı geliştirmeyi ve tedavi etkinliğini artırmayı amaçlamaktadır.

Atık su arıtımı için mezokozm ölçekli inşa edilmiş sulak alan tasarımı

Keşfedin denizaltı hidrotermal menfezlerdeki doğal baca oluşumlarını laboratuvar ortamında taklit eden kimyasal bahçe deneylerini. Bu yöntem, erken Dünya koşullarını ve yaşamın kökenlerini anlamaya katkı sağlar.

Kimyasal Bahçeleri olarak Reaktörler Taklit Doğal Hidrotermal Sistemler Akış

Daha fazla video keşfet