Forskargrupp Jean-Francois Boily Lab undersöker hur kemiska reaktioner vid mineral–vatten-gränsytor styr centrala miljöprocesser och kopplar samman mekanismer på molekylär nivå med storskaliga geokemiska och klimatrelaterade fenomen. Arbetet följer reaktioner från enskilda molekyler som möter mineralpartiklar till processer som omfattar hela kristallytor.
Jean-Francois Boily Lab, från vänster till höger:
BildSimon JönssonEtt centralt tema är nanometertunna vatten- och isfilmer på mineralyor. Detta arbete utmanar den traditionella synen på is som kemiskt inert och visar i stället att is fungerar som en dynamisk geokemisk reaktor. Gruppen har visat att is kan förstärka minerallösning, generera reaktiva arter såsom Mn(III) och påskynda omvandlingar av järnmineral. Dessa resultat omformar förståelsen av vittring i kalla miljöer, inklusive arktiska system och frysning–tö-cykler.
Forskningen öppnar nya vägar för att hantera klimatutmaningar. Studier av CO₂-mineralisering i tunna vattenfilmer visar hur kontrollerade gränsytprocesser, inklusive isbildning, kan förstärka naturlig vittring och koldioxidinfångning, vilket pekar mot skalbara mineralbaserade strategier för klimatåtgärder. I Arktis, där snabb uppvärmning förstärker frysnings–tö-cykler, visar samma arbete hur mineraler reagerar i tunna vatten- och isfilmer. Genom att visa att is aktivt driver upplösning, redoxreaktioner samt transport av metaller och föroreningar stärks förutsägelser av effekter på vattenkvalitet och ekosystem i kalla regioner.
Vi kombinerar experimentella och beräkningsbaserade tekniker för att lösa gränsytprocesser på molekylär nivå. Spektroskopiska verktyg (FTIR, Raman, sum-frekvensgenerering, XPS) används tillsammans med elektrokemiska metoder (EIS, SECM) för att karakterisera ytreaktivitet. Molekylära simuleringar (molekyldynamik, densitetsfunktionalteori) utvidgar dessa mätningar till prediktiv förståelse över olika skalor.
Utöver grundläggande upptäckter stödjer forskningen funktionella geomaterial för miljöanvändning, inklusive:
Genom att förena mekanistisk insikter med termodynamisk och kinetisk modellering omvandlar gruppen grundforskning till prediktiva verktyg för miljöförvaltning, klimatreducering och hållbar materialdesign.
De flesta tänker på is som något fruset och livlöst, men forskning vid Umeå universitet visar motsatsen.
Arktiska vattendrag färgas roströda när permafrosten tinar.
Nya kunskaper i kemi bidrar till kampen mot global uppvärmning och föroreningar.
