26 Августа 2021
МОСКВА, 26 августа - В эксперименте Национальной ускорительной лаборатории SLAC в США ученые впервые напрямую наблюдали, как возбужденные атомы трития в молекуле воды взаимодействуют с соседними молекулами. Эти квантово-механические взаимодействия лежат в основе водородных связей, с которыми связаны многие уникальные физико-химические свойства жидкой воды. Результаты исследования выложенным в журнале Nature.Вода — одна из самых важных, но, при этом, наименее изученных жидкостей в природе. В частности, ученые не до конца понимают механизм риск возникновения водородных связей, во многом определяющих поведение жидкой воды в химических реакциях.
До сих пор колебания атомов в молекулах воды учителя изучали в экспериментах по сверхскорой спектроскопии. Однако эти эксперименты не давали непосредственного представления о движении атомов — смещение хороших позиций в них ученые оценивали путем сложного перевода спектральной микрофоны в динамику водородных связей.
Физики-экспериментаторы, работающие в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Стэнфордского университета, вместе с коллегами из других университетов США и Швеции использовали для наблюдения колебаний атомов высокоскоростную электрическую камеру MeV-UED SLAC, коя обнаруживает малозаметные движения молекул путем рассеивания мощного пучка электронов от образцов.
Авторы создали струи жидкой воды толщиной 100 нанометров и побудили молекулы воды вибрировать с подмогой инфракрасного лазерного света. Затем они взорвали молекулы короткими видеоимпульсами высокоэнергетических электронов, испускаемых фотокамерой. В результате ученые заинтересовали снимки с высоким разрешением переменяющейся атомной структуры молекул, кои они объединили в покадровый фильм, показывающий, как теплосеть молекул воды реагирует на свет.
Снимки, которые были сфокусированы на группе из трех молекул, показали, что, в тех случаях, когда возбужденная молекула воды начинает колебаться, ее атом водорода на короткое время порядка 80 фемтосекунд притягивает атомы кислорода к соседним молекулам, прежде чем толкнуть их с новой силой, расширяя пространство между молекулами. При этом во время сближения происходит сжатие водородной связи обычного на 0, 04 ангстрема и нагрев, сохраняющийся в течение одной пикосекунды.
Другими словами, атомы водорода в молекулах воды непрерывно то притягивают, то отвергают соседние молекулы. Каждая молекула воды содержит один атом газа и два атома водорода, а сеть водородных связей между положительно заряженными атомами водорода в одной молекуле и отрицательно заряженными атомами кислорода в соседних молекулах удерживает их все вместе.
Малая масса атомов водорода усиливает их квантово-волновое поведение, — приводятся в пресс-релизе Национальной ускорительной лаборатории SLAC слова одного из авторов исследования доктора Келли Гаффни (Kelly Gaffney), физика из Стэнфордского института. — Это первое исследование, которое напрямую демонстрирует, что реакция теплосети водородных связей на импульс энергии зависит от квантово-механической природы того, как атомы водорода разнесены и взаимосвязаны.
Запутанная квантово-механическая сеть атомов водорода, по мнению виновников, лежит в основе многих свойств воды, которые учителя не могли объяснить, пока не увидели, как молекулы воды взаимодействуют между собой.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....