Een groep wetenschappers observeerde voor het eerst een ongebruikelijke interactie van watermoleculen op atomair niveau

Een internationale wetenschappelijke groep, bestaande uit vertegenwoordigers van de National Accelerator Laboratory (SLAC USA), Stanford en Stockholm-universiteiten, voerde voor het eerst in de geschiedenis directe observatie van het proces waarbij waterstofatomen die een watermolecuul vormen een interactie aangaan met naburige moleculen tijdens hun excitatie door een laserstraal Sveta.

En zo werd een ongewoon effect ontdekt, waarbij waterstofatomen zuurstofatomen van naburige moleculen aantrokken, en vervolgens met kracht werden afgestoten.

Eenvoudig water en zijn complexe interacties

We weten allemaal heel goed dat elk watermolecuul bestaat uit een enkel zuurstofatoom en een paar waterstofatomen. In dit geval is het netwerk van waterstofbruggen, dat werkt tussen positief geladen waterstofatomen en negatief geladen zuurstofatomen van naburige moleculen bevatten een ontelbaar aantal watermoleculen samen.

Het is dit beruchte netwerk van waterstofbruggen dat "schuldig" is aan dergelijke mysterieuze eigenschappen van water, maar tot nu toe kunnen wetenschappers dit niet visueel verifiëren.

In een nieuw wetenschappelijk werk konden ingenieurs voor het eerst in de geschiedenis visueel waarnemen hoe de reactie van het netwerk van waterstofbruggen op de energie-impuls is kritisch afhankelijk van de kwantummechanische aard van de verdeling van de waterstofatomen in volume.

Dus, in de loop van het experiment, om de interactie te visualiseren, gebruikten wetenschappers SLAC MeV-UED, wat in wezen een snelle "elektronische camera ", in staat om onbeduidende bewegingen van moleculen vast te leggen als gevolg van het gebruik van het effect van verstrooiing van de elektronenflux van de beschouwde object.

Daarom hebben wetenschappers eerder waterstromen gemaakt van slechts 100 nanometer dik, en deze verlicht met infrarood laserlicht, waardoor de moleculen letterlijk gingen trillen.

Daarna begonnen wetenschappers korte pulsen van hoogenergetische elektronen naar de "opgewonden" watermoleculen te sturen.

Dus tijdens een dergelijke verwerking verkregen ingenieurs beelden van de transformerende atomaire structuur van moleculen met een voldoende hoge resolutie.

Na analyse van de verkregen beelden, ontdekten de ingenieurs dat wanneer een watermolecuul een trillingsproces binnengaat, zijn waterstofatoom aanvankelijk trekt een zuurstofatoom van een naburig molecuul naar zich toe en stoot het dan pas op deze manier af met een nieuw verworven momentum, waardoor de intermoleculaire afstand.

In dit geval vond de aantrekking van atomen plaats in 80 femtoseconden, en het hele proces van aantrekking en afstoting duurde niet meer dan 1 picoseconde.

Dit onderzoek zal een beter begrip mogelijk maken van waterstofbruggen in een schijnbaar eenvoudige maar in feite de minst bestudeerde vloeistof zoals water. En begrijp ook de aard van veel chemische reacties die plaatsvinden in de oplossingsfase.

Wetenschappers hebben de resultaten van het werk gedeeld op de pagina's van het tijdschrift Nature.

Als je het materiaal leuk vond, beoordeel het dan en vergeet je niet te abonneren op het kanaal. Dank u voor uw aandacht!