دانشمندان اسرار کوانتومی مرموز آب را افشا کردند
پیوند های هیدروژنی خواص منحصر به فردی را به آب می دهند ، اما اندازه گیری اثرات کوانتومی پیچیده آن ها دشوار است . دا نشمندان در یم تیم تحقیقاتی طیف سنجی ارتعاشی همبسته (CVS) را توسعه داده اند که امکان تمایز دقیق بین مولکول های آب در حال تعامل وغیرمتقابل را فراهم می کند وبینش جدیدی را در مورد شبکه پیوند های هیدروژنی ایجاد می کند.
برای اولین بار محققان EPFL مستقیما مولکول هایی را مشاهده کردند که با پیوند های هیدروژنی درآب درگیر می شوند واثرات کوانتومی الکترونیکی و هسته ای را که قبلا فقط از طریق شبیه سازی های نظری قابل دسترسی بود ، ثبت کردند. آب مترادف با حیات است ، اما تعامل پویا و چندوجهی که مولکول های H2O را به هم نزدیک می کند . پیوند هیدروژنی همچنان مرموزاست. این پیوند های هیدروژنی هنگامی تشکیل می شوند که اتم های هیدروژن و اکسیژن از مولکول های آب همسایه به هم متصل می شوند و در این فرآیند بار الکترونیکی مبادله می کنند. این اشتراک شارژیکی از ویژگی های کلیدی شبکه سه بعدی پیوند هیدروژنی است که به آب ویژگی های منحصر به فردش را می دهد ، اما پدیده های کوانتومی در قلب چنین شبکه هایی تاکنون تنها از طریق شبیه سازی های نظری درک شده اند. اکنون محققان به سرپرستی سیلوی روک ، رئیس آزمایشگاه بیوفتونیک بنیادی در دانشکده مهندسی EPFL ،روش جدیدی را منتشر کرده است به نام طیف سنجی ارتعاشی همبسته (CVS) که آن ها را قادرمی سازد تا نحوه رفتار مولکول های آب هنگام مشارکت در پیوند هیدروژنی را اندازه گیری کنند. شبکه ها مهم تر از همه CVS به دانشمندان اجازه می دهد تا بین این مولکول های مشارکت کننده ( تعامل متقابل ) و مولکول های بدون پیوند هیدروژنی ( غیر متقابل) توزیع شده به طور تصادفی تمایز قائل شوند. در مقابل هر روش دیگری اندازه گیری هر دو نوع مولکول را به طور همزمان گزارش می کند، که تشخیص بین آن هارا غیر ممکن می کند. محقق روک توضیح می دهد : روش های طیف سنجی کنونی ، پراکندگی نور لیزرناشی از ارتعاشات همه مولکول های یک سیستم را اندازه گیری می کنند. بنابراین شما باید حدس بزنید یا فرض کنید آنچه می بینید به دلیل برهمکنش مولکولی است که به آن علاقه درید . با CVS ، حالت ارتعاشی هر نوع مختلف مولکول طیف ارتعاشی خاص خود را دارد و از آنجا که هرطیف دارای یک اوج منحصر به فرد است که مربوط به حرکت مولکول های آب در امتداد پیوند های هیدروژن است ، ما می توانیم به طور مستقیم ویژگی های آن ها را اندازه گیری کینم ، مانند این که چقدر بار الکترونیکی مشترک است و چگونه استحکام پیوند هیدروژنی تحت تاثیر قرار می گیرد.
