Kvanteeffekter får vandmolekyler til at rotere som et urværk

Kemikere finder en overraskende koordineret bevægelse af to vandmolekyler i den mindst tænkelige vanddråbe bestående af seks vandmolekyler.

Vand har mange besynderlige egenskaber og har netop fået tilføjet endnu en.

Den mindst mulige tredimensionelle vånddråbe består af seks H20-molekyler. Det er et system med 54 frihedsgrader, som er ganske kompliceret at analysere. I den nye artikel benytter forskerne en ti år gammel metode, der kendes som ring polymer molecular dynamics (RPMD).

Læs også: Meta Science: Vanvid om vand

Jeremy Richardson fra Durham University i England har stået i spidsen for en international forskergruppe, der har studeret den mindst mulige vanddråbe bestående af seks vandmolekyler (H2O)6 bundet sammen med hydrogenbindinger.

De har fundet, at to af molekylerne på samme tid kan bryde hydrogenbindinger og rotere i forhold til hinanden som et urværk.

Opdagelsen er offentliggjort i Science.

Tidligere undersøgelser har ikke fundet denne samtidige brydning af to hydrogenbindinger.

Denne video forklarer, hvordan kvantemekanikkens tunneleffekt spiller en afgørende rolle for denne nye overraskende effekt.

Forskerne peger på, at denne mekanisme kan være vigtig i både biologiske celler og ved grænselag mellem mineraler, hvor vand findes indesluttet.

Mikrobølgemålinger

Indtil for nylig har man benyttet infrarød spektroskopi til at studere vibrationer i molekyler.

Med en ny teknik udviklet for et par år siden af en artiklens medforfattere, Cristóbal Pérez fra University of Virginia i USA, er det nu muligt at studere rotationerne direkte ved mikrobølgefrekvenser omkring 8 GHz.

Eksperimenterne udføres med to oxygenisotoper, O-16 og O-18, så forskerne med sikkerhed kan tilskrive de målte linjer i mikrobølgespektret til bestemte hydrogenbindinger.

Kommentarer (1)