Gli scienziati di Skoltech e i loro colleghi del Russian Quantum Center hanno rivelato un ruolo significativo degli effetti quantistici nucleari nella polarizzazione dell'alcol in un campo elettrico esterno. I risultati della loro ricerca sono pubblicati su The Giornale di chimica fisica .

liquidi molecolari, come acqua o alcool, sono noti per essere polari. La polarità risulta dal meccanismo di separazione della carica, la cui descrizione microscopica porta ancora alcune questioni aperte. Infatti, la descrizione di base della polarizzazione si basa su un concetto centenario:la polarizzazione dielettrica è collegata al momento di dipolo molecolare dovuto al loro gruppo funzionale ossidrile (-OH). Gli orientamenti di questi dipoli spiegherebbero l'elevata polarizzabilità degli alcoli e la corrispondente elevata costante dielettrica, ma la discrepanza tra le costanti dielettriche misurate e quelle determinate dai calcoli mostra che altri meccanismi non considerati finora possono svolgere un ruolo importante, pure. Poiché l'esatto meccanismo della risposta dielettrica degli alcoli non è ancora chiaro, nuove idee dovrebbero essere proposte e testate.

"Per affrontare il problema, abbiamo studiato sperimentalmente e confrontato le risposte dielettriche di una serie di alcoli monovalenti con diverse lunghezze di catena molecolare e abbiamo trovato notevoli somiglianze che non potevano essere spiegate dal meccanismo convenzionale dei dipoli molecolari rotanti, "dice il dottor Ryzhov, uno Skoltech Research Scientist responsabile della parte sperimentale dello studio. "Nonostante la saggezza popolare, abbiamo trovato che il meccanismo di base della polarizzazione dielettrica negli alcoli è di natura quantomeccanica:il tunneling dei protoni in eccesso e la conseguente formazione di dipoli intermolecolari con proton-hole. Questi dipoli sono quelli attuali che determinano la risposta dielettrica da dc fino a THz, indipendentemente dalla geometria della molecola, quindi orientamento, " aggiunge il professor Ouerdane dello Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST). "La nostra ricerca fornisce una nuova visione delle proprietà dei dielettrici liquidi. Il presupposto fondamentale del nostro modello riguarda una nuova comprensione dei fenomeni di polarizzazione dielettrica nei liquidi polari mediante effetti quantistici nucleari, " conclude Vasily Artemov, un ricercatore senior presso Skoltech e l'autore principale dell'articolo.