En gruppe forskere observerede for første gang en usædvanlig interaktion mellem vandmolekyler på atomniveau

En international videnskabelig gruppe bestående af repræsentanter fra National Accelerator Laboratory (SLAC USA), Stanford og Stockholm universiteter for første gang i historien udført direkte observation af den proces, hvorved hydrogenatomer, der udgør et vandmolekyle, interagerer med nabomolekyler under deres excitation af en laserstråle Sveta.

Og således blev der opdaget en usædvanlig effekt, hvorved hydrogenatomer tiltrak iltatomer i nabomolekyler, og derefter blev de frastødt med kraft.

Simpelt vand og dets komplekse interaktioner

Vi ved alle godt, at hvert vandmolekyle består af et enkelt oxygenatom og et par hydrogenatomer. I dette tilfælde netværket af hydrogenbindinger, der virker mellem positivt ladede hydrogenatomer og negativt ladede oxygenatomer i nabomolekyler rummer et utalligt antal vandmolekyler sammen.

Det er dette berygtede netværk af hydrogenbindinger, der er "skyldige" i sådanne mystiske egenskaber ved vand, men indtil nu kan forskere ikke visuelt kontrollere dette.

I et nyt videnskabeligt arbejde kunne ingeniører for første gang i historien visuelt observere, hvordan reaktionen af ​​netværket af hydrogenbindinger til energiimpulsen har en kritisk afhængighed af den kvantemekaniske karakter af fordelingen af ​​hydrogenatomerne i bind.

Så i løbet af eksperimentet, for at visualisere interaktionen, brugte forskere SLAC MeV-UED, som i det væsentlige er en højhastigheds "elektronisk kamera ", der er i stand til at registrere ubetydelige bevægelser af molekyler på grund af brugen af ​​effekten af ​​spredning af elektronstrømmen fra den betragtede objekt.

Så forskere har tidligere skabt vandstrømme, der kun er 100 nanometer tykke, og belyst dem med infrarødt laserlys, som fik molekylerne bogstaveligt talt til at vibrere.

Derefter begyndte forskere at sende korte pulser af elektroner med høj energi til de "ophidsede" vandmolekyler.

Så i løbet af en sådan behandling opnåede ingeniører billeder af molekylernes transformerende atomstruktur med en tilstrækkelig høj opløsning.

Efter at have analyseret de opnåede billeder fandt ingeniørerne ud af, at det viser sig, at når et vandmolekyle kommer ind i en vibrationsproces, begyndte dets hydrogenatom oprindeligt tiltrækker et oxygenatom af et nabomolekyle til sig selv og først derefter afviser det med et nyerhvervet momentum på denne måde, hvilket øger det intermolekylære afstand.

I dette tilfælde forekom tiltrækning af atomer i 80 femtosekunder, og hele processen med tiltrækning-frastødning tog ikke mere end 1 picosekund.

Denne forskning vil give en bedre forståelse af hydrogenbindinger i en tilsyneladende enkel, men faktisk den mindst undersøgte væske som vand. Og også forstå arten af ​​mange kemiske reaktioner, der forekommer i opløsningsfasen.

Forskere har delt resultaterne af arbejdet på siderne i tidsskriftet Nature.

Hvis du kunne lide materialet, bedøm det og glem ikke at abonnere på kanalen. Tak for din opmærksomhed!