Notice bibliographique
Résumé
Abstract. Smectites, like other clay minerals, have been shown to promote ice nucleation in immersion freezing mode and likely contribute to the population of ice nucleating particles (INPs) in the atmosphere. Smectites are layered aluminosilicates, which form platelets that depending on composition might swell or even delaminate in water by intercalation of water molecules between their layers. They comprise among others montmorillonites, hectorites, beidellites, and nontronites. In this study, we investigate the ice nucleation (IN) activity of a variety of natural and synthetic smectite samples with different exchangeable cations. The montmorillonites STx-1b and SAz-1, the nontronite SWa-1, and the hectorite SHCa-1 are all rich in Ca2+ as the exchangeable cation, the bentonite MX-80 is rich in Na+ with a minor contribution of Ca2+, the synthetic Laponite is a pure Na+ smectite. The bentonite SAu-1 is rich in Mg2+ with a minor contribution of Na+, and the synthetic interstratified mica-montmorillonite Barasym carries NH4+ as the exchangeable cation. In emulsion freezing experiments, all samples except Laponite exhibited one or two heterogeneous freezing peaks with onsets between 239 K and 248 K and a quite large variation in IN activity, yet without clear correlation with the exchangeable cation, with the type of smectite, or with mineralogical impurities in the samples. To further investigate the role of the exchangeable cation, we performed ion exchange experiments. Replacing NH4+ with Ca2+ in Barasym reduced its IN activity to the one of other Ca-rich montmorillonites. In contrast, stepwise exchange of the native cations in STx-1b once with Y3+ and once with Cu2+ showed no influence on IN activity. However, aging of smectite suspensions in pure water up to several months revealed a decrease in IN activity with time, which we attribute to the delamination of smectites in aqueous suspensions, which may proceed over long timescales. The dependence of IN activity on platelet stacking and thickness can be explained if the hydroxylated chains forming at the edges are the location of ice nucleation in smectites, since the edges need to be thick enough to host a critical ice embryo. We hypothesize that at least three smectite layers need to be stacked together to host a critical ice embryo on clay mineral edges and that the larger the surface edge area is the higher the freezing temperature. Comparison with reported platelet thicknesses of the investigated smectite samples suggests that the observed freezing temperatures are indeed limited by the surface area provided by the mostly very thin platelets. Specifically, Laponite, which did not show any IN activity, is known to delaminate into single layers of about 1 nm thickness, which would be too thin to host a critical ice embryo.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,023 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,002 |
| Communication savante | 0,005 | 0,004 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,027 | 0,025 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,195 | 0,144 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».