Spettri infrarossi di luce (rosso), pesante (blu), acqua semipesante (grigia), e specie ioniche che sono state identificate nel presente studio. Rosso, i cerchi bianchi e neri rappresentano l'ossigeno, atomi di idrogeno e deuterio, rispettivamente. Le frecce mostrano le direzioni della deformazione vibrazionale delle specie. Attestazione:Skoltech
Gli scienziati della Skoltech in collaborazione con i ricercatori dell'Università di Stoccarda hanno dimostrato che la concentrazione di ioni a vita breve (H 3 oh + e OH - ) in acqua liquida pura è molto più alto di quello ipotizzato per valutare il pH, quindi cambiando significativamente la nostra comprensione della struttura dinamica dell'acqua.
Le specie ioniche intrinseche dell'acqua liquida svolgono un ruolo importante nei processi redox, reazioni catalitiche e sistemi elettrochimici. Un tunneling a bassa barriera di atomi di idrogeno tra l'H 2 O molecole, causati da effetti quantistici nucleari, dovrebbe generare stati di protoni in eccesso di breve durata. Però, ad oggi, non ci sono state informazioni sulla concentrazione di tali stati di protoni in eccesso nell'acqua pura.
Gli scienziati di Skoltech in collaborazione con ricercatori tedeschi hanno misurato la composizione ionico-molecolare dell'acqua liquida su una scala temporale inferiore ai picosecondi. Il risultato ha sorpreso gli scienziati quando hanno osservato che fino a diversi percento di H 2 Le molecole di O sono state temporaneamente ionizzate.
"Abbiamo usato isotopologhi dell'acqua:ordinario (H 2 o), pesante (Re 2 o), e acqua semipesante (HDO), per identificare gli stati di eccesso di protoni. Sostituendo gradualmente gli atomi di idrogeno (H) con il deuterio (D), abbiamo modificato la concentrazione relativa delle specie correlate all'eccesso di protoni, come l'HD 2 oh + , DH 2 oh + , h 3 oh + e D 3 oh + , e hanno identificato i loro contributi all'assorbimento cumulativo dell'infrarosso. Abbiamo trovato caratteristiche spettrali dipendenti dalla concentrazione vicino a modalità di piegatura molecolare di spettri di acqua semi-pesante che nessun modello noto è stato in grado di spiegare. Abbiamo associato queste caratteristiche a protoni in eccesso che potrebbero esistere sulla scala temporale dei picosecondi, ", ha detto uno dei coautori, Prof. Henni Ouerdane dello Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST).
"Mentre i precedenti studi sulla struttura dell'acqua erano basati su esperimenti cristallografici, e non rifletteva la dinamica dell'acqua, la nostra ricerca porta nuove intuizioni sull'intricata struttura dell'acqua in tempi brevissimi. La scoperta anticipa nuovi effetti dell'interazione del campo elettrico con l'acqua, così come altre proprietà anomale dell'acqua, " ha concluso l'autore principale, Dott. Vasily Artemov, Ricercatore senior presso CEST.
