Un grupo de científicos observó por primera vez una interacción inusual de moléculas de agua a nivel atómico
Un grupo científico internacional compuesto por representantes del Laboratorio Nacional Acelerador (SLAC USA), las universidades de Stanford y Estocolmo por primera vez en la historia realizó observación directa del proceso durante el cual los átomos de hidrógeno que forman una molécula de agua interactúan con moléculas vecinas durante su excitación por un rayo láser Sveta.
Y así, se descubrió un efecto inusual, durante el cual los átomos de hidrógeno atrajeron átomos de oxígeno de moléculas vecinas, y luego fueron repelidos con fuerza.
Agua simple y sus complejas interacciones
Todos sabemos muy bien que cada molécula de agua consta de un solo átomo de oxígeno y un par de átomos de hidrógeno. En este caso, la red de enlaces de hidrógeno, que actúa entre átomos de hidrógeno cargados positivamente y Los átomos de oxígeno cargados negativamente de moléculas vecinas contienen un número incontable de moléculas de agua. juntos.
Es esta notoria red de enlaces de hidrógeno la "culpable" de propiedades tan misteriosas del agua, pero hasta ahora los científicos no pueden verificar esto visualmente.
En un nuevo trabajo científico, por primera vez en la historia, los ingenieros pudieron observar visualmente cómo la reacción de la red de enlaces de hidrógeno a el impulso de energía tiene una dependencia crítica de la naturaleza mecánica cuántica de la distribución de los átomos de hidrógeno en volumen.
Entonces, en el curso del experimento, para visualizar la interacción, los científicos usaron SLAC MeV-UED, que es esencialmente un dispositivo electrónico de alta velocidad cámara ", capaz de registrar movimientos insignificantes de moléculas debido al uso del efecto de dispersión del flujo de electrones del objeto.
Entonces, los científicos crearon previamente corrientes de agua, que tienen solo 100 nanómetros de espesor, y las iluminaron con luz láser infrarroja, lo que hizo que las moléculas vibraran literalmente.
Después de eso, los científicos comenzaron a enviar pulsos cortos de electrones de alta energía a las moléculas de agua "excitadas".
Entonces, en el curso de dicho procesamiento, los ingenieros obtuvieron imágenes de la estructura atómica transformante de las moléculas con una resolución suficientemente alta.
Tras analizar las imágenes obtenidas, los ingenieros descubrieron que resulta que cuando una molécula de agua entra en un proceso de vibración, su átomo de hidrógeno inicialmente atrae un átomo de oxígeno de una molécula vecina hacia sí mismo, y solo entonces lo repele con un impulso recién adquirido de esta manera, aumentando la intermolecular distancia.
En este caso, la atracción de átomos ocurrió en 80 femtosegundos, y todo el proceso de atracción-repulsión no tomó más de 1 picosegundo.
Esta investigación permitirá una mejor comprensión de los enlaces de hidrógeno en un líquido aparentemente simple pero de hecho el menos estudiado como el agua. Y también comprender la naturaleza de muchas reacciones químicas que ocurren en la fase de solución.
Los científicos han compartido los resultados del trabajo realizado en las páginas de la revista Nature.
Si te gustó el material, califícalo y no olvides suscribirte al canal. ¡Gracias por su atención!