Международная группа ученых руководством профессора Мартина Хавенит из Рурского университета в Бохуме (руб) была в состоянии пролить новый свет на свойства воды на молекулярном уровне. В частности, они смогли точно описать взаимодействие трех молекул воды, которые вносят значительный вклад в энергетический ландшафт воды. Исследование может проложить путь, чтобы лучше понять и предсказать поведение воды в различных условиях, даже в экстремальных. Результаты были опубликованы онлайн в журнале «Прикладная химия» на 19 апреля 2020 года.
Взаимодействия через колебания
Несмотря на воде на первый взгляд выглядит как простая жидкость, она имеет много необычных свойств, одним из которых является то, что он менее плотный, когда он заморожен, чем когда он находится в жидком состоянии. Самым простым способом жидкостей описываются взаимодействия их прямых партнеров, которые в основном достаточно хорошее описание, но не в случае с водой: взаимодействие в димеры воды приходится 75% энергии, которая удерживает воду вместе. Мартина Хавенит, руководитель Бохум на основе кафедры физической химии II и пресс-Рур исследует Сольватации (и) кластера совершенства, и ее коллеги из Университета Эмори в Атланте, США, недавно опубликовал точное описание взаимодействия, связанные с водными димер. Для того, чтобы получить доступ к кооперативным взаимодействиям, которые составляют 25 процентов от общего взаимодействия воды, тример должны быть расследованы.
Сейчас коллектив под руководством Мартины Хавенит в сотрудничестве с коллегами из Университета Эмори и Университета Миссисипи, США, удалось впервые достоверно энергии взаимодействия между тремя молекулами воды. Они протестировали современные теоретические описания на результате спектроскопических отпечаток этих межмолекулярных взаимодействий.
Препятствий для экспериментальных исследований
С более чем 40 лет, ученые разработали математические модели и моделирования, чтобы описать энергию воды тример. Эксперименты были менее успешными, несмотря на некоторые пионерские выводы в исследованиях фазы газа, и они полагаются на спектроскопии. Техника работает при облучении образца воды с радиацией и записи, сколько света была поглощена. Полученная закономерность, связанная с различным типом возбуждения межмолекулярных движений, затрагивающих более одной молекулы воды. К сожалению, получить эти спектроскопические отпечатки пальцев для воды димеров и тримеров, необходимо облучать в частота терагерцовой области. И источники лазерного излучения, которые обеспечивают высокое-мощности не хватает для этой частоты.
Этот технический пробел был заполнен лишь недавно. В текущей публикации, ученые ранее использовали лазеры на свободных электронах в Университете Радбоуд в Неймегене в Нидерландах, что позволяет обеспечить высокие полномочия в частота терагерцовой области. Лазер был применен через мельчайшие капельки сверхтекучего гелия, который охлаждается при экстремально низких температурах, при минус 272,75 градусов по Цельсию. Эти капельки можно собрать молекулы воды по одному, позволяющие изолировать малых агрегатов из димеров и тримеров. Таким образом, ученым удалось точно облучать молекулы они хотели и приобретать первый всеобъемлющий спектр воды тример в частота терагерцовой области.
Экспериментальные наблюдения межмолекулярного колебания были сопоставлены и интерпретированы с использованием высоких квантовых вычислений уровне. Таким образом, ученые могли анализировать спектр и назначить до шести различных межмолекулярных колебаний.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!