لاحظت مجموعة من العلماء لأول مرة تفاعلًا غير عادي لجزيئات الماء على المستوى الذري
تم إجراء مجموعة علمية دولية تتكون من ممثلين من مختبر المسرع الوطني (SLAC USA) وجامعات ستانفورد وستوكهولم لأول مرة في التاريخ المراقبة المباشرة للعملية التي تتفاعل خلالها ذرات الهيدروجين التي تشكل جزيء الماء مع الجزيئات المجاورة أثناء إثارة شعاع الليزر سفيتا.
وبالتالي ، تم اكتشاف تأثير غير عادي ، حيث اجتذبت ذرات الهيدروجين ذرات الأكسجين من الجزيئات المجاورة ، ثم تم صدها بقوة.
الماء البسيط وتفاعلاته المعقدة
نعلم جميعًا جيدًا أن كل جزيء ماء يتكون من ذرة أكسجين واحدة وزوج من ذرات الهيدروجين. في هذه الحالة ، شبكة الروابط الهيدروجينية ، والتي تعمل بين ذرات الهيدروجين موجبة الشحنة و تحتوي ذرات الأكسجين سالبة الشحنة للجزيئات المجاورة على عدد لا يحصى من جزيئات الماء سويا.
هذه الشبكة سيئة السمعة من الروابط الهيدروجينية هي "المذنب" بهذه الخصائص الغامضة للمياه ، ولكن حتى الآن لا يستطيع العلماء التحقق من ذلك بصريًا.
في عمل علمي جديد ، ولأول مرة في التاريخ ، تمكن المهندسون من ملاحظة كيفية تفاعل شبكة روابط الهيدروجين مع الدافع للطاقة له اعتماد حاسم على طبيعة ميكانيكا الكم لتوزيع ذرات الهيدروجين في الصوت.
لذلك ، أثناء التجربة ، لتصور التفاعل ، استخدم العلماء SLAC MeV-UED ، وهو في الأساس جهاز إلكتروني عالي السرعة الكاميرا "، قادرة على تسجيل الحركات الضئيلة للجزيئات بسبب استخدام تأثير تشتت تدفق الإلكترون من المدروسة موضوع.
لذلك قام العلماء سابقًا بإنشاء تيارات من الماء ، لا يتجاوز سمكها 100 نانومتر ، وأضاءوها بأشعة الليزر تحت الحمراء ، مما جعل الجزيئات تهتز حرفياً.
بعد ذلك ، بدأ العلماء في إرسال نبضات قصيرة من الإلكترونات عالية الطاقة إلى جزيئات الماء "المثارة".
لذلك ، في سياق هذه المعالجة ، حصل المهندسون على صور للبنية الذرية المتحولة للجزيئات بدقة عالية بما فيه الكفاية.
بعد تحليل الصور التي تم الحصول عليها ، وجد المهندسون أنه عندما يدخل جزيء الماء في عملية اهتزاز ، فإن ذرة الهيدروجين في البداية يجذب ذرة أكسجين من جزيء مجاور لنفسه ، وعندها فقط يصدها بزخم مكتسب حديثًا بهذه الطريقة ، مما يزيد من الجزيئات مسافه: بعد.
في هذه الحالة ، حدث جذب الذرات في 80 فيمتوثانية ، ولم تستغرق عملية التجاذب والتنافر بأكملها أكثر من 1 بيكو ثانية.
سيسمح هذا البحث بفهم أفضل للروابط الهيدروجينية في سائل يبدو بسيطًا ولكنه في الواقع أقل دراسة مثل الماء. وكذلك فهم طبيعة العديد من التفاعلات الكيميائية التي تحدث في مرحلة المحلول.
شارك العلماء نتائج العمل المنجز على صفحات مجلة Nature.
إذا أعجبتك المادة ، قم بتقييمها ولا تنس الاشتراك في القناة. شكرا لاهتمامكم!