קבוצת מדענים הבחינה לראשונה באינטראקציה יוצאת דופן של מולקולות מים ברמה האטומית

קבוצה מדעית בינלאומית המורכבת מנציגים מהמעבדות הלאומיות המאיצות הלאומיות (SLAC USA), אוניברסיטת סטנפורד ושטוקהולם בפעם הראשונה בהיסטוריה התבוננות ישירה בתהליך שבמהלכו אטומי מימן המרכיבים מולקולת מים מתקשרים עם מולקולות שכנות במהלך עירורם על ידי קרן לייזר. סבטה.

וכך התגלתה השפעה יוצאת דופן, שבמהלכה אטומי מימן משכו אטומי חמצן של מולקולות שכנות, ואז הם נהדפו בכוח.

מים פשוטים ואינטראקציות מורכבות שלהם

כולנו יודעים היטב שכל מולקולת מים מורכבת מאטום חמצן יחיד וזוג אטומי מימן. במקרה זה, רשת קשרי המימן, הפועלת בין אטומי מימן טעונים חיובית לבין אטומי חמצן טעונים שלילית של מולקולות שכנות מכילים מספר בלתי נתפס של מולקולות מים יַחַד.

רשת זו הידועה לשמצה של קשרי מימן היא "אשמה" בתכונות מסתוריות כאלה של מים, אך עד כה מדענים אינם יכולים לאמת זאת באופן ויזואלי.

בעבודה מדעית חדשה, לראשונה בהיסטוריה, הצליחו המהנדסים להתבונן באופן ויזואלי כיצד התגובה של רשת קשרי המימן ל לדחף האנרגיה יש תלות קריטית באופי הקוונטי-מכני של התפלגות אטומי המימן פנימה כרך.

אז, במהלך הניסוי, כדי להמחיש את האינטראקציה, מדענים השתמשו ב- SLAC MeV-UED, שהוא בעצם מהירות אלקטרונית מהירה ". מצלמה ", המסוגלת לתעד תנועות לא משמעותיות של מולקולות עקב השימוש בהשפעה של פיזור שטף האלקטרונים מהנחשב לְהִתְנַגֵד.

אז מדענים יצרו בעבר זרמי מים, שהם בעובי של 100 ננומטר בלבד, והאירו אותם באור לייזר אינפרא אדום, מה שגרם למולקולות לרטוט ממש.

לאחר מכן, מדענים החלו לשלוח פולסים קצרים של אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה למולקולות המים ה"נרגשות ".

אז, במהלך עיבוד כזה, מהנדסים השיגו תמונות של המבנה האטומי המתהפך של מולקולות עם רזולוציה גבוהה מספיק.

לאחר ניתוח התמונות שהתקבלו, המהנדסים גילו כי מסתבר שכאשר מולקולת מים נכנסת לתהליך רטט, אטום המימן שלה בתחילה מושך אטום חמצן של מולקולה שכנה לעצמו, ורק אז דוחה אותו במומנטום החדש שנרכש בדרך זו, ומגדיל את המולקולרית מֶרְחָק.

במקרה זה, משיכת האטומים התרחשה ב -80 פמטוס שניות, וכל תהליך הדחיית המשיכה לקח לא יותר מ -1 פיקו-שנייה.

מחקר זה יאפשר הבנה טובה יותר של קשרי מימן בנוזל לכאורה פשוט אך למעשה הפחות נחקר כמו מים. וגם להבין את טיבן של תגובות כימיות רבות המתרחשות בשלב הפתרון.

מדענים שיתפו את תוצאות העבודה שנעשו בדפי כתב העת Nature.

אם אהבתם את החומר, דרגו אותו ואל תשכחו להירשם לערוץ. תודה לך על תשומת הלב!