L'acqua è onnipresente ed essenziale per la vita. Tuttavia, le informazioni sperimentali sul suo comportamento a livello atomico, soprattutto su come interagisce con le superfici, sono scarse. Grazie a un nuovo metodo sperimentale, I ricercatori della TU Graz hanno ora fornito informazioni sul movimento a livello atomico delle molecole d'acqua, che delineano in un documento in Comunicazioni sulla natura .

L'acqua è una sostanza misteriosa. Comprendere il suo comportamento su scala atomica rimane una sfida per gli sperimentali poiché gli atomi leggeri di idrogeno e ossigeno sono difficili da osservare con le sonde sperimentali convenzionali. Ciò è particolarmente vero quando si cerca di osservare il movimento microscopico delle singole molecole d'acqua che si verifica su una scala temporale di pico-secondi.

Come riportato nel loro documento, i ricercatori del gruppo Exotic Surfaces dell'Istituto di fisica sperimentale della TU Graz hanno unito le forze con le controparti del Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge, l'Università del Surrey e l'Università di Aarhus.

Insieme, hanno fatto progressi significativi, effettuando ricerche sul comportamento dell'acqua su un materiale che attualmente sta suscitando particolare interesse:l'isolante topologico tellururo di bismuto.

Questo composto potrebbe essere usato per costruire computer quantistici. Il vapore acqueo sarebbe quindi uno dei fattori ambientali a cui possono essere esposte le applicazioni a base di tellururo di bismuto durante il funzionamento.

Nel corso della loro ricerca, il team ha utilizzato una combinazione di un nuovo metodo sperimentale chiamato spettroscopia spin-echo con elio e calcoli teorici. La spettroscopia spin-echo dell'elio utilizza atomi di elio a bassissima energia che consentono di osservare il movimento delle molecole d'acqua isolate senza interruzioni.

I ricercatori hanno scoperto che le molecole d'acqua si comportano in modo completamente diverso sul tellururo di bismuto rispetto a quelle sui metalli convenzionali. Riportano prove evidenti di interazioni repulsive tra molecole d'acqua, il che è contrario all'aspettativa che le interazioni attrattive dominino il comportamento e l'aggregazione dell'acqua sulle superfici.

Il tellururo di bismuto sembra essere insensibile all'acqua, che è un vantaggio per le applicazioni in condizioni ambientali tipiche. Sono in atto piani per ulteriori esperimenti su superfici strutturate in modo simile, inteso a chiarire se il movimento delle molecole d'acqua è imputabile a caratteristiche specifiche della superficie in esame.