Převratná metoda umožňuje pozorování vodních molekul za extrémního tlaku pomocí neutronů

Za použití revoluční techniky se podařilo týmu vědců vedenému Malcolmem Guthriem z Carnegie institutu prozkoumat strukturu vodního ledu pod extrémním tlakem. Odkryli tak další tajemství důležité molekuly, jejíž chování se vymyká běžným dějům v chemickém světě. Výsledky jejich výzkumu by mohly vést jednak k lepšímu porozumění chování molekul vody ale i jiných sloučenin. Světlo by mohli vědci vnést také do astrofyziky, zejména chování vody v jádrech planet, kde tlak dosahuje velikých extrémů.



Když voda zmrzne, její molekuly jsou uspořádány v krystalické mřížce držené pohromadě vodíkovou vazbou mezi vodíkem a kyslíkem. Charakter této vazby, která je sice slabší než iontová, přesto ale silnější než jakákoliv mezimolekulární vazba, umožňuje existenci hned 16 různých typů vodního ledu v závislosti na tlaku, kterému je voda vystavena.

V roce 1964 se objevila teorie, která předpověděla, že za dostatečného tlaku by mohlo dojít k takovému zpevnění vodíkové vazby, že dojde k roztrhání vodní molekuly H2O. Nebylo však možné tento stav pozorovat přímo a získat tak nevyvratitelný důkaz. V 90. letech se sice podařilo vědcům pozorovat roztrhání vazeb ve vodní molekule nepřímo, pomocí spektroskopických technik, preferovaná varianta přímého pozorování však byla technologicky nedosažitelná.

Až v roce 2006 došlo k otevření Spallation Neutron Source v Tennessee (USA), urychlovače částic, který dokáže produkovat velmi intenzivní pulzy neutronů. Po vyvinutí potřebného zařízení se týmu vědců kolem Guthrieho podařilo přijít s novým způsobem jak pozorovat molekulu vody pod tlakem 500 000 atmosfér pomocí intenzivního proudu neutronů.

"Neutrony nám vyprávějí příběh, který se za použití jiných technik nikdy nedozvíme", řekl Russell Hemley, ředitel Geophysical Laboratory v Carnegie. K rozdělení molekulární vazby dochází dokonce dvěma různými mechanismy, z nichž jeden předpověděla teorie z roku 1964 a u druhého dochází k rozpadu vazby i při nižším tlaku než u předchozího.

Za zmínku stojí také metoda s jejíž pomocí bylo dosaženo přímého pozorování vodních molekul. Nová technika pozorování pomocí neutronů by mohla přinést novinky hned v několika vědeckých a průmyslových oborech.
Líbil se Vám tento článek?
Podpořte tento web sdílením našeho obsahu
Chcete vědět o dalším článku?
Následujte LIVINGfUTURE na sociálních sítích


Další zprávy z kategorie
Chemie