Un groupe de scientifiques a observé pour la première fois une interaction inhabituelle de molécules d'eau au niveau atomique

Un groupe scientifique international composé de représentants du National Accelerator Laboratory (SLAC USA), des universités de Stanford et de Stockholm a réalisé pour la première fois dans l'histoire observation directe du processus au cours duquel les atomes d'hydrogène qui composent une molécule d'eau interagissent avec les molécules voisines lors de leur excitation par un faisceau laser Sveta.

Et ainsi, un effet inhabituel a été découvert, au cours duquel les atomes d'hydrogène ont attiré les atomes d'oxygène des molécules voisines, puis ils ont été repoussés avec force.

L'eau simple et ses interactions complexes

Nous savons tous très bien que chaque molécule d'eau est constituée d'un seul atome d'oxygène et d'une paire d'atomes d'hydrogène. Dans ce cas, le réseau de liaisons hydrogène, qui agit entre les atomes d'hydrogène chargés positivement et les atomes d'oxygène chargés négativement des molécules voisines contiennent un nombre incalculable de molécules d'eau ensemble.

C'est ce réseau notoire de liaisons hydrogène qui est "coupable" de propriétés si mystérieuses de l'eau, mais jusqu'à présent, les scientifiques ne peuvent pas le vérifier visuellement.

Dans un nouveau travail scientifique, pour la première fois dans l'histoire, les ingénieurs ont pu observer visuellement comment la réaction du réseau de liaisons hydrogène à l'impulsion d'énergie a une dépendance critique sur la nature quantique de la distribution des atomes d'hydrogène dans le volume.

Ainsi, au cours de l'expérience, pour visualiser l'interaction, les scientifiques ont utilisé le SLAC MeV-UED, qui est essentiellement un " caméra ", capable d'enregistrer des mouvements insignifiants de molécules dus à l'utilisation de l'effet de diffusion du flux d'électrons de la objet.

Ainsi, les scientifiques ont déjà créé des jets d'eau de seulement 100 nanomètres d'épaisseur et les ont illuminés avec une lumière laser infrarouge, ce qui a fait vibrer littéralement les molécules.

Après cela, les scientifiques ont commencé à envoyer de courtes impulsions d'électrons de haute énergie aux molécules d'eau "excitées".

Ainsi, au cours d'un tel traitement, les ingénieurs ont obtenu des images de la structure atomique en transformation des molécules avec une résolution suffisamment élevée.

Après avoir analysé les images obtenues, les ingénieurs ont découvert qu'il s'avère que lorsqu'une molécule d'eau entre dans un processus de vibration, son atome d'hydrogène initialement attire un atome d'oxygène d'une molécule voisine à lui-même, et alors seulement le repousse avec un élan nouvellement acquis de cette manière, augmentant la vitesse intermoléculaire distance.

Dans ce cas, l'attraction des atomes s'est produite en 80 femtosecondes et l'ensemble du processus d'attraction-répulsion n'a pas pris plus d'une picoseconde.

Cette recherche permettra une meilleure compréhension des liaisons hydrogène dans un liquide en apparence simple mais en fait le moins étudié comme l'eau. Et aussi comprendre la nature de nombreuses réactions chimiques se produisant dans la phase de solution.

Les scientifiques ont partagé les résultats des travaux effectués sur les pages de la revue Nature.

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