Mokslininkų grupė pirmą kartą pastebėjo neįprastą vandens molekulių sąveiką atominiame lygmenyje
Tarptautinė mokslinė grupė, kurią pirmą kartą istorijoje sudarė atstovai iš Nacionalinės akceleratoriaus laboratorijos (SLAC USA), Stanfordo ir Stokholmo universitetų tiesioginis stebėjimas proceso, kurio metu vandenilio atomai, sudarantys vandens molekulę, sąveikauja su kaimyninėmis molekulėmis, kai jie sužadinami lazerio spinduliu Sveta.
Taigi buvo atrastas neįprastas efektas, kurio metu vandenilio atomai pritraukė kaimyninių molekulių deguonies atomus, o tada jie buvo atstumti jėga.
Paprastas vanduo ir jo sudėtinga sąveika
Visi puikiai žinome, kad kiekviena vandens molekulė susideda iš vieno deguonies atomo ir poros vandenilio atomų. Šiuo atveju vandenilio jungčių tinklas, veikiantis tarp teigiamai įkrautų vandenilio atomų ir kaimyninių molekulių neigiamai įkrauti deguonies atomai turi nesuskaičiuojamą skaičių vandens molekulių kartu.
Būtent šis garsus vandenilio jungčių tinklas yra „kaltas“ dėl tokių paslaptingų vandens savybių, tačiau iki šiol mokslininkai negali to vizualiai patikrinti.
Naujame moksliniame darbe pirmą kartą istorijoje inžinieriai galėjo vizualiai stebėti, kaip vandenilio jungčių tinklo reakcija į energijos impulsas labai priklauso nuo vandenilio atomų pasiskirstymo kvantmechaninio pobūdžio tūrio.
Taigi eksperimento metu, norėdami vizualizuoti sąveiką, mokslininkai naudojo SLAC MeV-UED, kuris iš esmės yra greitas „elektroninis fotoaparatas “, galintis užfiksuoti nereikšmingus molekulių judesius dėl panaudoto elektronų srauto sklaidos poveikio objektas.
Taigi mokslininkai anksčiau sukūrė tik 100 nanometrų storio vandens srautus ir apšvietė juos infraraudonųjų spindulių lazerio šviesa, dėl kurios molekulės tiesiogine prasme virpėjo.
Po to mokslininkai į „sužadintas“ vandens molekules pradėjo siųsti trumpus didelės energijos elektronų impulsus.
Taigi tokio apdorojimo metu inžinieriai gavo pakankamai didelės skiriamosios gebos molekulių transformuojančios atominės struktūros vaizdus.
Išanalizavę gautus vaizdus, inžinieriai nustatė, kad paaiškėja, kad kai vandens molekulė pradeda vibracijos procesą, jo vandenilio atomas iš pradžių pritraukia prie savęs kaimyninės molekulės deguonies atomą ir tik tada tokiu būdu atstumia jį naujai įgytu impulsu, padidindamas tarpmolekulinį atstumas.
Šiuo atveju atomų pritraukimas įvyko per 80 femtosekundžių, o visas traukos-atstūmimo procesas truko ne ilgiau kaip 1 pikosekundę.
Šis tyrimas leis geriau suprasti vandenilio jungtis iš pažiūros paprastame, bet iš tikrųjų mažiausiai ištirtame skystyje, kaip vanduo. Taip pat supraskite daugelio cheminių reakcijų, vykstančių tirpalo fazėje, pobūdį.
Mokslininkai pasidalino atlikto darbo rezultatais žurnalo „Nature“ puslapiuose.
Jei jums patiko medžiaga, įvertinkite ją ir nepamirškite užsiprenumeruoti kanalo. Ačiū už dėmesį!