To istotny sukces, wszak chodzi o poznawanie sekretów związanych z takimi wiązaniami. Artykuł opisujący prowadzone przez badaczy ekspertyzy trafił na łamy Science. Wdrażając nowe podejście naukowcy ze Szwajcarii sprawili, że odkodowywanie takich wiązań jest łatwiejsze niż kiedykolwiek.
Czytaj też: Fizycy o krok od stworzenia najcięższego pierwiastka. Konsekwencje będą ogromne
Jednym z największych dotychczasowych problemów stojących na drodze do poznawania ich sekretów był krótki czas istnienia wiązań wodorowych. W konsekwencji bardzo trudno było je analizować, gdyż ulegają niszczeniu za sprawą poruszających się cząsteczek wody. O skali komplikacji najlepiej świadczy fakt, iż długość życia takiego wiązania wodorowego w wodzie wynosi… jedną milionową milionowej sekundy. Mgnienie oka to przy tym całkiem długi proces!
Z tego względu naukowcy szukali sposobów na obrazowanie tych wiązań z jak najwyższą wydajnością. Kluczowa okazała się metoda CVS, określana mianem skorelowanej spektroskopii wibracyjnej. Przy jej udziale członkowie zespołu badawczego zapoznali się z elektronicznymi i jądrowymi efektami kwantowymi wiązań wodorowych w wodzie. Ostatecznie w grę wchodzi udzielenie odpowiedzi na pytanie o naturę tych wiązań.
Chcąc jak najlepiej zrozumieć wiązania wodorowe w wodzie naukowcy ze Szwajcarii wykorzystali metodę CVS, znaną jako skorelowana spektroskopia wibracyjna
Jako że nie wszystkie molekuły wody biorą udział w interakcjach sieci wiązań wodorowych, to naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie wykorzystali metodę CVS do identyfikacji i oddzielenia cząstek, które oddziałują i nie oddziałują. Do przeprowadzenia takiego podziału posłużyły fizykom ultraszybkie impulsy laserowe skierowane na cząsteczki wody. Za ich sprawą zachodzą ruchy atomów wody, które później emitują światło widzialne.
Analizując powstałe wzory członkowie zespołu badawczego byli w stanie analizować ułożenie cząstek oraz sposób poruszania atomów wewnątrz i między cząsteczkami. Co więcej, stosując takie podejście naukowcy mogą określić kilka innych wskaźników. Chodzi między innymi o ilość ładunku współdzielonego między atomami wodoru i tlenu czy też siłę tych wiązań.
Czytaj też: Gigantyczne zasoby wodoru w rękach Amerykanów. Zajrzeli tam, gdzie nikt by się ich nie spodziewał
W toku prowadzonych eksperymentów ich autorzy wykazali, że skorelowana spektroskopia wibracyjna pozwala na identyfikację zmian obejmujących cząsteczki wody w skali kwantowej. Jeden z wyciągniętych wniosków sugeruje, że kiedy jony OH⁻ trafiają do wody, to staje się ona zasadowa,. Z kolei wprowadzają do niej protony sprawimy, że woda stanie się kwaśna. Należy mieć na uwadze jeszcze jedną informację: metoda CVS może być wykorzystana w badaniach dotyczących innych substancji chemicznych na skalę molekularną. Korzyści z ostatnich postępów powinno więc być sporo.