En gruppe forskere observerte for første gang en uvanlig interaksjon mellom vannmolekyler på atomnivå

En internasjonal vitenskapelig gruppe bestående av representanter fra National Accelerator Laboratory (SLAC USA), Stanford og Stockholm universiteter for første gang i historien utført direkte observasjon av prosessen der hydrogenatomer som utgjør et vannmolekyl interagerer med nabomolekyler under eksitasjon av en laserstråle Sveta.

Og dermed ble det oppdaget en uvanlig effekt, hvor hydrogenatomer tiltrukket oksygenatomer fra nabomolekyler, og deretter ble de frastøtt med kraft.

Enkelt vann og dets komplekse interaksjoner

Vi vet alle godt at hvert vannmolekyl består av et enkelt oksygenatom og et par hydrogenatomer. I dette tilfellet nettverket av hydrogenbindinger, som virker mellom positivt ladede hydrogenatomer og negativt ladede oksygenatomer i nabomolekyler har et utallig antall vannmolekyler sammen.

Det er dette beryktede nettverket av hydrogenbindinger som er "skyldig" i slike mystiske egenskaper ved vann, men til nå kan ikke forskere visuelt verifisere dette.

I et nytt vitenskapelig arbeid, for første gang i historien, kunne ingeniører visuelt observere hvordan reaksjonen av nettverket av hydrogenbindinger til energiimpulsen har en kritisk avhengighet av den kvantemekaniske naturen til fordelingen av hydrogenatomer i volum.

Så i løpet av eksperimentet, for å visualisere samspillet, brukte forskere SLAC MeV-UED, som egentlig er en høyhastighets "elektronisk kamera ", i stand til å registrere ubetydelige bevegelser av molekyler på grunn av bruken av effekten av spredning av elektronstrømmen fra den vurderte gjenstand.

Så forskere har tidligere opprettet vannstrømmer, som bare er 100 nanometer tykke, og belyst dem med infrarødt laserlys, noe som fikk molekylene bokstavelig talt til å vibrere.

Etter det begynte forskere å sende korte pulser av elektroner med høy energi til de "opphissede" vannmolekylene.

Så i løpet av slik behandling oppnådde ingeniører bilder av den transformerende atomstrukturen til molekyler med en tilstrekkelig høy oppløsning.

Etter å ha analysert bildene som ble oppnådd, fant ingeniørene at det viser seg at når et vannmolekyl går inn i en vibrasjonsprosess, begynner hydrogenatomet først tiltrekker seg et oksygenatom i et nabomolekyl til seg selv, og avviser det først med et nyervervet momentum på denne måten, noe som øker det intermolekylære avstand.

I dette tilfellet skjedde attraktionen av atomer i 80 femtosekunder, og hele prosessen med tiltrekning-frastøtning tok ikke mer enn 1 pikosekund.

Denne forskningen vil tillate en bedre forståelse av hydrogenbindinger i en tilsynelatende enkel, men faktisk den minst studerte væsken som vann. Og også forstå arten av mange kjemiske reaksjoner som skjer i løsningsfasen.

Forskere har delt resultatene av arbeidet som er utført på sidene i tidsskriftet Nature.

Hvis du likte materialet, så vurder det og ikke glem å abonnere på kanalen. Takk for din oppmerksomhet!