Ученым удалось впервые зафиксировать загадочный эффект воды

Ученым смогли увидеть взаимодействие между молекулами воды на атомном уровне.

Ученые Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики США, Стэнфордского университета и Стокгольмского университета в Швеции впервые наблюдали за процессом, во время которого атомы водорода в молекулах воды взаимодействовали с соседними молекулами при возбуждении лазерным светом.

Статья была опубликована в журнале Nature.

Каждая молекула воды содержит один атом кислорода и два атома водорода. Сеть водородных связей между положительно заряженными атомами водорода в одной молекуле и отрицательно заряженными атомами кислорода в соседних молекулах позволяет удерживать их вместе. Именно благодаря этой сети можно определить загадочные свойства воды.

Однако ученые ранее не могли увидеть те эффекты, которые возникают во время взаимодействия молекул воды со своими соседями, на атомном уровне.

Новое исследование впервые напрямую показало, что реакция сети водородных связей на импульс энергии критически зависит от квантово-механической природы того, как атомы водорода распределены в пространстве.

Эксперимент удалось провести, используя SLAC MeV-UED — высокоскоростная «электронная камера», фиксирующая малозаметные движения молекул через рассеивание мощного пучка электронов от образца.

Ученые удалось создать струи жидкой воды толщиной 100 нанометров и заставить молекулы вибрировать при помощи инфракрасного лазерного света. На молекулы были направлены короткие импульсы высокоэнергетических электронов.

Благодаря этому ученым удалось выяснить, что во время «возбуждения» молекула воды вибрирует, а ее атом водорода притягивает атомы кислорода соседних молекулам воды ближе перед тем, как оттолкнет их с вновь обретенной силой, чтобы расширить пространство между молекулами.