Un grup de oameni de știință a observat pentru prima dată o interacțiune neobișnuită a moleculelor de apă la nivel atomic

Un grup științific internațional format din reprezentanți ai National Accelerator Laboratory (SLAC SUA), Stanford și universitățile din Stockholm, pentru prima dată în istorie observarea directă a procesului în care atomii de hidrogen care alcătuiesc o moleculă de apă interacționează cu moleculele vecine în timpul excitației lor de către un fascicul laser Sveta.

Și astfel, a fost descoperit un efect neobișnuit, în timpul căruia atomii de hidrogen au atras atomii de oxigen ai moleculelor vecine și apoi au fost respinși cu forță.

Apa simplă și interacțiunile ei complexe

Știm cu toții foarte bine că fiecare moleculă de apă este formată dintr-un singur atom de oxigen și o pereche de atomi de hidrogen. În acest caz, rețeaua de legături de hidrogen, care acționează între atomii de hidrogen încărcați pozitiv și atomii de oxigen încărcați negativ ai moleculelor vecine dețin un număr nenumărat de molecule de apă împreună.

Această rețea notorie de legături de hidrogen este „vinovată” de astfel de proprietăți misterioase ale apei, dar până acum oamenii de știință nu pot verifica vizual acest lucru.

Într-o nouă lucrare științifică, pentru prima dată în istorie, inginerii au putut observa vizual modul în care reacția rețelei de legături de hidrogen la impulsul energetic are o dependență critică de natura cuantică-mecanică a distribuției atomilor de hidrogen din volum.

Deci, pe parcursul experimentului, pentru a vizualiza interacțiunea, oamenii de știință au folosit SLAC MeV-UED, care este în esență un „electronic” de mare viteză camera ", capabilă să înregistreze mișcări nesemnificative ale moleculelor datorită utilizării efectului de împrăștiere a fluxului de electroni din obiect.

Așadar, oamenii de știință au creat anterior fluxuri de apă, care au o grosime de numai 100 nanometri și le-au iluminat cu lumină laser cu infraroșu, care a făcut ca moleculele să vibreze literalmente.

După aceea, oamenii de știință au început să trimită impulsuri scurte de electroni de mare energie către moleculele de apă „excitate”.

Deci, pe parcursul unei astfel de prelucrări, inginerii au obținut imagini ale structurii atomice transformatoare a moleculelor cu o rezoluție suficient de mare.

După analizarea imaginilor obținute, inginerii au constatat că se dovedește că atunci când o moleculă de apă intră într-un proces de vibrație, atomul său de hidrogen inițial atrage la sine un atom de oxigen al unei molecule vecine și abia apoi îl respinge cu un impuls nou dobândit în acest fel, crescând intermolecularul distanţă.

În acest caz, atracția atomilor a avut loc în 80 femtosecunde, iar întregul proces de atracție-respingere a durat nu mai mult de 1 picosecundă.

Această cercetare va permite o mai bună înțelegere a legăturilor de hidrogen într-un lichid aparent simplu, dar de fapt cel mai puțin studiat, cum ar fi apa. Și, de asemenea, înțelegeți natura multor reacții chimice care apar în faza de soluție.

Oamenii de știință au împărtășit rezultatele muncii efectuate pe paginile revistei Nature.

Dacă ți-a plăcut materialul, atunci evaluează-l și nu uita să te abonezi la canal. Vă mulțumim pentru atenție!