antony_w (antony_w) wrote,
antony_w
antony_w

Category:

Ученые впервые увидели квантовые процессы между молекулами воды



Команда ученых из США и Швеции впервые непосредственно наблюдала, как атомы водорода в молекулах воды в возбужденном состоянии тянут и толкают своих соседей. Результаты их исследования помогут физикам раскрыть происхождение странных свойств воды и понять, как вода способствует функции белков в живых организмах.

У обычной воды есть много странных свойств, которые ученые пока не могут объяснить. Хотя большинство видов жидкости становятся при охлаждении плотнее, вода достигает наибольшей плотности при 4 градусах Цельсия. Поэтому лед сначала образуется на поверхности пруда. Также у нее необычайно высокое поверхностное напряжение, что позволяет насекомым ходить по ее поверхности, и большая теплоемкость.

Из школьного курса химии известно, что каждая молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Их удерживают вместе водородные связи между положительно заряженными атомами водорода в одной молекуле и отрицательно заряженными атомами кислорода в соседних. Эти запутанные отношения лежат в основе многих свойств воды, но до недавних пор ученые не могли наблюдать напрямую, как молекулы воды взаимодействуют друг с другом.

До сих пор наблюдения затруднял крошечный размер и высокая скорость движения водородных связей. Эксперимент, проведенный группой ученых из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, Стэнфордского университета и Стокгольмского университета, смог обойти эту трудность, задействовав электронную камеру MEV-UED, способное распознавать мельчайшие движения молекул с помощью мощных пучков электронов.

Ученые создали струи жидкой воды толщиной 100 нм и заставили их вибрировать под инфракрасным лазерным лучом. Затем они направили на молекулы короткие импульсы высокоэнергетических электронов MEV-UED, пишет Stanford News.

Полученные моментальные снимки атомной структуры молекул они объединили в покадровое видео о том, как молекулы воды реагируют на свет. Из наблюдения за тремя молекулами видно, что когда они начинают вибрировать, атомы водорода подтягивают атомы кислорода из соседних молекул ближе к себе, а потом отталкивают с новообретенной силой, расширяя пространство между молекулами.

Ученые надеются использовать этот метод для исследования квантовой природы водородных связей и их роли в еще неизученных свойствах воды, играющих важную роль во многих химически и биологических процессах.

Tags: физика
Subscribe

Posts from This Journal “физика” Tag

promo antony_w august 17, 2014 11:48 18
Buy for 10 tokens
Есть блог, в котором написано много постов про роботов: ссылка И там есть несколько статей о замене рабочих мест человека роботами: Уже к 2018 году роботы отберут у человека часть профессий Рабский труд без зарплаты Армия роботов: зачем она нужна обильной людьми Поднебесной и кому может…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 1 comment