MENU
Пользовательский поиск
Главная » 2016 » Май » 1 » В стеснённых условиях молекула воды меняет свойства
23:29
В стеснённых условиях молекула воды меняет свойства
Вода, попав в тесные каналы внутри бериллового кристалла, переходит в особое квантовое состояние с размазанными атомами водорода.
В кристаллической решетке берилла присутствуют небольшие пустоты с шестигранным поперечным сечением. У них очень маленький размер – примерно 0,5 нанометра (10-9 м) в ширину и 0,9 нанометра в длину. Молекула воды в таком небольшом пространстве может разместиться, однако взаимодействие с атомами кристаллической решетки не позволяет ей свободно поворачиваться. Поэтому вода располагается в центре канала, а её атомы водорода остаются повернутыми к одной из шести его граней. Чтобы изменить собственное положение, перейти из одного устойчивого состояния в другое, молекуле воды необходима энергия около 50 мегаэлектронвольт – иными словами, воде нужно преодолеть энергетический барьер.
Структура берилла (красные кружки – атомы кислорода, зеленые – бериллия, синие – кремния, голубые – алюминия). У молекул воды шестью розовыми кружками показаны все возможные положения атомов водорода. (A. I. Kolesnikov et al., Phys. Rev. Lett. (2016)) Рассчитанная плотность зарядов для протона. Желтым цветом показана самая высокая плотность, синим – самая низкая (A. I. Kolesnikov et al., Phys. Rev. Lett. (2016))‹ ›
Однако в микромире существует квантовое явление, названное туннельным эффектом – когда частица переходит в другое состояние, даже если ей не хватает энергии. Например, туннельный эффект имеет место при альфа-распаде радиоактивных атомов, когда альфа частица покидает ядро атома, преодолевая барьер, созданный ядерными силами. В случае с водой, заключённой в берилловом кристалле, такой эффект позволяет атомам в молекуле переходить из одного положения в другое, как бы поворачивая ее. Но это не классический поворот, поскольку молекула переходит из одного положения в другое скачком, минуя промежуточные состояния.
О том, что молекула воды может так вести себя в кристалле берилла, впервые несколько лет назад сообщили российские физики, анализировавшие спектры терагерцового излучения молекулы воды. Ее прыжки между состояниями приводят к появлению в спектре нескольких энергетических уровней вместо одного. Но прямых экспериментальных доказательств такого поведения у исследователей тогда ещё не было.

Американские физики из национальной лаборатории Oak Ridge (США) под руководством бывшего сотрудника Института твердого тела РАН Александра Колесникова исследовали рассеяние нейтронов при низких температурах (5-50 градусов Кельвина) на кристалле берилла, содержавшего воду.
Для интерпретации полученных результатов они провели компьютерное моделирование. Эксперимент показал, что молекула воды непрерывно туннелирует между всеми шестью возможными ориентациями. Атомы водорода при этом не находятся в определенном  месте пространства – они размазаны вокруг центрального атома кислорода, находясь во всех шести состояниях одновременно. Их плотность заряда представляет собой волнистое кольцо. Об особом квантовом состоянии воды в кристаллической ловушке исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале в журнале Physical Review Letters.
Такое размытие, или делокализация атомов водорода изменяет свойства молекулы воды. В обычном состоянии она несимметрична, поскольку оба атома водорода расположены по одну сторону от атома кислорода. Из-за этого молекула воды поляризована – со стороны атомов водорода она имеет положительный заряд, а со стороны кислорода – отрицательный. Другими словами, она обладает дипольным моментом, который определяет электрические и термодинамические свойства воды, а также  ее способности служить эффективным растворителем. В берилле дипольный момент у молекул воды исчезает из-за размазанности водорода.
Исследователи полагают, что подобное туннелирование имеет место и в других ситуациях, когда вода находится в сильно стесненных условиях. Так что результаты данной работы помогут лучше понять диффузию воды, ее транспорт в каналах клеточных мембран, углеродных нанотрубках и геологических средах.
(Для справки. Химическая формула минерала берилл Be3Al2Si6O18. Некоторые его разновидности являются драгоценными камнями, например изумруд и аквамарин. Окраска этих камней определяется примесями.)




По материалам Oak Ridge National Laboratory
 
Автор: Алексей Понятов
Источник: nkj.ru
ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

[Новости]
Как проголосовать за понравившегося... 

[Новости]
Fitch подтвердило суверенный рейтинг Украины на уровне «CCC» 

[Новости]
МВД не подтвердило задержание... 

[Новости]
Правительству предложили способ... 

[Новости]
Тайну взаимосвязи российского... 

[Новости]
На энергетику Заполярья издержут 30 млрд рублей 

[Новости]
Louis Vuitton сделал «армейские» башмаки 

[Новости]
Восемнадцать плюс 

[Новости]
Польше привиделись дроны на границе... 

[Новости]
Украинцы массово выезжают из страны... 

[Новости]
В журналиста оппозиционной газеты... 

[Новости]
Даниэль Риккьярдо: «Знал, что... 

[Новости]
Таковой же предатель, как и мы 

[Новости]
Чувашия вдвое сокращает объём строительства жилья 

[Новости]
В Воронеже состоялась международная... 

[Новости]
«Новости Воронежа» — в ТОП-10... 

[Новости]
LIVE из МузСалона24: перкуссионист... 

[Новости]
Иранку лишили депутатского кресла за фотографию без хиджаба 

[Новости]
Российско-иранский форум в Астрахани переносится 

[Новости]
Губернатор Белгородской области... 

[Новости]
Vi: рынок региональной телерекламы... 

[Новости]
Новый логотип IV Игр Исламской... 

[Новости]
Как украсть Победу. США во Второй мировой войне 

[Новости]
По факту падения козырька на голову... 

[Здоровье]
Как перестать обижаться? 

[Здоровье]
Хитрый трюк, который поможет завоевать... 

[Здоровье]
Почему дети нас не слышат 

[Политика]
Германия готовится создать единую европейскую армию 

[Политика]
Крым уже два года является частью... 

[Политика]
Американский дипломат: пора показать... 

[Разное]
В рф резко подешевели продукты самсунг 

[Разное]
Компанию яху! попробовали реализовать... 

[Разное]
Прошлый сотрудник tor посодействовал фбр взломать сервис 

[Разное]
Windows 10 станет платной в июле 

[Разное]
Mail.ru прокомментировала кражу миллионов паролей 

[Разное]
Обладатели apple watch сумеют управлять автомобилем bentley 

[Интересное]
Пора пикников: что взять с собой, а что оставить дома 

[Полезное]
Вот что произойдет с вашим организмом... 

[Полезное]
Любовь толкалина сфотографировалась полуобнаженной 

[Экономика]
Реалити-шоу «охота»: добровольцы... 

[Интересное]
Что выгоднее: арендовать или брать квартиру в ипотеку 

[Непознанное]
"Здорово, отцы!". как джанибеков... 

[Непознанное]
Как привлечь деньги: народные приметы 

[Непознанное]
Искажение истории — почему запад... 

[Кулинария]
Драники с ветчиной и сыром 

[Кулинария]
Как приготовить селедку голландским способом 

[Политика]
Захарченко: итог минского процесса не предопределён 

[Политика]
Континент «украина» 

[Здоровье]
Срамота! изобрели трусики-наклейки! (фото) 

[Экономика]
Крупнейшая в мире металлургическая компания сократила убыток 

[Экономика]
С начала года в украине продано 345 новых автобусов 

[Разное]
Пришедшего в суд в шлепанцах актера... 

[Экономика]
Парубий объяснил, почему украинцы не доверяют раде 

[Непознанное]
В красноярске дух бабушки пожаловался... 

[Непознанное]
Реплика: краткая история вечно оккупированной латвии 

[Непознанное]
Психология развития личности 

[Шоубизнес]
Витамины: какие, в каком возрасте и зачем 

[Автопарк]
Самые резвые авто в истории тестов «за рулем» 

[Полезное]
Подруга родила эдди мерфи девятого ребенка 

[Разное]
Путин по видеосвязи пообщался... 

[Разное]
Гробница тутанхамона предназначалась для женщины 

[Автопарк]
Bmw представляет в россии особую... 

[Непознанное]
Заговоры и обряды на примирение, заговоры от ссор 

[Непознанное]
Наговоры, что такое наговор 

[Непознанное]
Заговоры на Покров Пресвятой Богородицы 

[Непознанное]
Защитные заговоры на детей 

[Города и страны]
Объяснен процесс формирования активных галактических ядер 

[Кулинария]
Рецепты смузи 

[Кулинария]
Сливовый компот 

[Кулинария]
Чай с имбирем 

[Кулинария]
Немного чая в кофейном Рунете 

[Кулинария]
Компоты на зиму 

[Кулинария]
Компот из красной смородины 

[Кулинария]
Капучино в домашних условиях 

[Кулинария]
Как приготовить домашнюю "Фанту"? 

[Кулинария]
Чай с чабрецом 

[Кулинария]
Компот из сухофруктов 

[Кулинария]
Домашний лимонад 

[Кулинария]
Рецепты горячего шоколада 

[Кулинария]
Домашний глинтвейн 

[Кулинария]
Коктейль "Космополитен" 

[Кулинария]
Кокосовое молоко 

[Кулинария]
Клюквенный морс 

[Кулинария]
Летние коктейли с алкоголем и без 

[Кулинария]
Клюквенный квас 

[Кулинария]
Кофе Latte Machiatto 
Категория: Новости | Просмотров: 70 | Добавил: slavik45 | Теги: свойство, молекула, стеснить, менять, условие | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]