In una nuova scoperta, i ricercatori hanno rivelato nuove informazioni sul comportamento delle molecole d'acqua confinate all'interno delle nanostrutture. Il loro studio, pubblicato su Science Advances il 24 aprile, approfondisce il modo in cui le onde terahertz (THz) influenzano la dinamica delle molecole d'acqua confinate in spazi bidimensionali (2D) all'interno dei nanorisonatori.
Il team multidisciplinare, guidato dal professor Hyeong-Ryeol Park e comprendente il professor Jeeyoon Jeong (UNIST), il professor Dai-Sik Kim (UNIST), il professor Noejung Park (UNIST), il professor Joonwoo Jeong (UNIST), il professor Kyungwan Kim (Chungbuk National University e il professor Yun Daniel Park (Università nazionale di Seoul) — hanno utilizzato una tecnica innovativa per studiare la dinamica delle molecole d'acqua a livello di nanoscala.
Utilizzando nanogap ad anello metallico per migliorare le interazioni luce-materia, il team ha condotto un'analisi completa dell'acqua nanoconfinata attraverso diverse larghezze di gap, che vanno da 2 a 20 nanometri (nm). I loro risultati sperimentali fanno luce sull'interazione tra gli effetti interfacciali e gli effetti di confinamento sui complessi indici di rifrazione dell'acqua nanoconfinata, mostrando la soppressione delle modalità vibrazionali a bassa energia anche a larghezze di gap maggiori.
L'autore principale Hyosim Yang dell'UNIST ha sottolineato l'importanza dello studio, sottolineando l'esplorazione della dinamica delle molecole d'acqua in spazi ristretti ad alte frequenze THz, scoprendo nuovi fenomeni precedentemente inesplorati.
L'utilizzo da parte del team della tecnologia di litografia a strato atomico ha consentito la fabbricazione di nanorisonatori con una precisione senza precedenti, consentendo una maggiore sensibilità nella misurazione del movimento molecolare.
I loro risultati non solo hanno confermato la soppressione della dinamica collettiva dei picosecondi delle molecole d'acqua mediante effetti interfacciali in gap inferiori a 2 nanometri, ma hanno anche rivelato intuizioni interessanti sulla riduzione del movimento di clustering a larghezze di gap maggiori.
Il coautore Gangseon Ji dell'UNIST ha evidenziato le implicazioni della ricerca, affermando:"Questo studio svela i doppi effetti dei meccanismi interfacciali e di confinamento sulla dinamica dell'acqua in spazi nanoconfinati, offrendo nuove prospettive sui comportamenti solidi esibiti dalle molecole d'acqua confinate".
Il professor Park ha sottolineato le implicazioni più ampie dello studio, sottolineando le sue potenziali applicazioni nello studio delle fasi superioniche delle molecole d'acqua 2D e nello studio della dinamica molecolare nei solventi, come DNA e RNA.
Ulteriori informazioni: Hyosim Yang et al, Dinamica terahertz soppressa dell'acqua confinata in spazi nanometrici, Progressi scientifici (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315
Informazioni sul giornale: La scienza avanza
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