Zinātnieku grupa pirmo reizi novēroja neparastu ūdens molekulu mijiedarbību atomu līmenī
Pirmo reizi vēsturē uzstājās starptautiska zinātniska grupa, kuras sastāvā bija pārstāvji no Nacionālās paātrinātāja laboratorijas (SLAC USA), Stenfordas un Stokholmas universitātēm tieša procesa novērošana, kuras laikā ūdeņraža atomi, kas veido ūdens molekulu, mijiedarbojas ar kaimiņu molekulām to ierosināšanas laikā ar lāzera staru Sveta.
Un tādējādi tika atklāts neparasts efekts, kura laikā ūdeņraža atomi piesaistīja blakus esošo molekulu skābekļa atomus, un tad tie tika atvairīti ar spēku.
Vienkāršs ūdens un tā sarežģītā mijiedarbība
Mēs visi ļoti labi zinām, ka katra ūdens molekula sastāv no viena skābekļa atoma un ūdeņraža atomu pāra. Šajā gadījumā ūdeņraža saišu tīkls, kas darbojas starp pozitīvi lādētiem ūdeņraža atomiem un blakus esošo molekulu negatīvi lādētiem skābekļa atomiem ir neskaitāms ūdens molekulu skaits kopā.
Tieši šis bēdīgi slavenais ūdeņraža saišu tīkls ir "vainīgs" šādās noslēpumainajās ūdens īpašībās, taču līdz šim zinātnieki to nevar vizuāli pārbaudīt.
Jaunā zinātniskā darbā pirmo reizi vēsturē inženieri varēja vizuāli novērot, kā ūdeņraža saišu tīkla reakcija uz enerģijas impulsam ir kritiska atkarība no ūdeņraža atomu sadalījuma kvantu mehāniskā rakstura apjoms.
Tātad eksperimenta gaitā, lai vizualizētu mijiedarbību, zinātnieki izmantoja SLAC MeV-UED, kas būtībā ir ātrgaitas elektroniskais kamera ", kas spēj ierakstīt nenozīmīgas molekulu kustības, izmantojot elektronu plūsmas izkliedes efektu no aplūkotā objekts.
Tātad zinātnieki iepriekš ir izveidojuši ūdens plūsmas, kuru biezums ir tikai 100 nanometri, un apgaismoja tās ar infrasarkano lāzera gaismu, kas lika molekulām burtiski vibrēt.
Pēc tam zinātnieki sāka sūtīt īsus augstas enerģijas elektronu impulsus uz "satrauktajām" ūdens molekulām.
Tātad šādas apstrādes laikā inženieri ieguva molekulām pārveidojošās atomu struktūras attēlus ar pietiekami augstu izšķirtspēju.
Pēc iegūto attēlu analīzes inženieri atklāja, ka, kad ūdens molekula nonāk vibrācijas procesā, tās ūdeņraža atoms sākotnēji piesaista sev blakus esošās molekulas skābekļa atomu un tikai pēc tam šādā veidā atgrūž to ar jauniegūto impulsu, palielinot starpmolekulāro attālums.
Šajā gadījumā atomu piesaiste notika 80 femtosekundēs, un viss piesaistes-atgrūšanas process aizņēma ne vairāk kā 1 pikosekundi.
Šis pētījums ļaus labāk izprast ūdeņraža saites šķietami vienkāršā, bet patiesībā vismazāk pētītajā šķidrumā, piemēram, ūdenī. Un arī saprast daudzu ķīmisko reakciju raksturu, kas notiek šķīduma fāzē.
Zinātnieki ir dalījušies ar paveiktā darba rezultātiem žurnāla Nature lapās.
Ja jums patika materiāls, novērtējiet to un neaizmirstiet abonēt kanālu. Paldies par jūsu uzmanību!