У воды нашли неведомые квантово-механические характеристики
У воды нашли неведомые квантово-механические характеристики
На нанометровых расстояниях у воды возникают характеристики, которые нельзя разъяснить по другому, как с привлечением квантовой механики. Таковой вывод был изготовлен учеными по итогам серии тестов. Статья исследователей пока не размещена в рецензируемом научном журнальчике, но ее препринт доступен на веб-сайте arXiv.org. Кратко о работе пишет портал Physics World.
Вода обладает рядом параметров, которые делают эту жидкость уникальной. А именно, H2O обладает наибольшей плотностью при температуре плюс четыре градуса Цельсия. Благодаря этой особенности земные водоемы леденеют не снизу ввысь, а сверху вниз, и в их в прохладное время года могут обитать живы существа. Многие необыкновенные свойства воды объясняются тем, что ее молекулы связаны меж собой особенным типом нековалентных связей, получившем заглавие водородной связи. Такие связи образуются меж атомом водорода, который связан с так именуемым электроотрицательным атомом (в случае воды — с кислородом), и другим электроотрицательным атомом, находящимся в той же либо примыкающей молекуле.
Создатели новейшей работы инспектировали, как отлично модель, описывающая характеристики воды только с опорой на водородные связи (так именуемая электростатическая модель), согласуется с данными тестов. Ученые выслеживали таковой параметр как рассредотачивание протонов в молекулах воды по уровням кинетической энергии. Исследователи «загоняли» молекулы H2O в углеродные нанотрубки поперечником 1,6 нанометра, и подвергали систему воздействию высокоэнергетичных нейтронов, которые создавал источник ISIS из лаборатории Резерфорда-Эпплтона в Оксфордшире, Англия.
Из-за того, что нейтроны обладали очень высочайшей энергией, они успевали отразиться от встреченных на пути протонов до того, как последние успевали провзаимодействовать с окружающими их частичками. Таким макаром, анализируя данные о рассеянии нейтронов после прохождения через эталон, ученые получали информацию о нативном рассредотачивании протонов по энергиям. Оказалось, что энергия очень находится в зависимости от температуры: ее среднее значение было на 50 процентов больше предсказанного электростатической моделью при низких температурах, и на 20 процентов — при комнатной температуре. Снутри нанотрубок с поперечником 1,4 нанометра средняя энергия протонов оказалась на 30 процентов ниже, чем у воды, не помещенной в ограниченное место.
Также исследователи проверили, как будут распределяться по энергиям протоны в воде, помещенной в особенный мембранный материал Nafion, который употребляется для производства топливных частей. Ученые проявили, что средняя энергия была на 30 процентов выше, чем у воды в «обыкновенном» состоянии.
Создатели новейшей работы считают, что, когда молекулы воды находятся на очень близком расстоянии друг от друга и «сдавлены» из-за малеханького объема доступного места, протоны в их перебегают в пока не описанное физиками квантовое состояние. Ученые отмечают, что квантово-механические характеристики воды могут определять ее «поведение» в живых клеточках, потому что там расстояние меж молекулами приблизительно соответствует тому расстоянию, на котором они находились в опыте.
Источник:
www.magwater.ru/nauka-o-vode/nanotehnologii-i-voda/