» » Вода может вести себя как жидкий кристалл

Вода может вести себя как жидкий кристалл

Вода может вести себя как жидкий кристалл

Ученые из Стокгольмского университета обнаружили, что вода может демонстрировать поведение, подобное поведению жидкого кристалла при освещении лазерным светом.

Этот эффект возникает из-за выравнивания молекул воды, которые демонстрируют смесь молекул с низкой и высокой плотностью, более или менее склонных к выравниванию.

Результаты, представленные в Physics Review Letters , основаны на комбинации экспериментальных исследований с использованием рентгеновских лазеров и молекулярного моделирования.

Жидкие кристаллы считались просто научной фантазией, когда они были впервые обнаружены в 1888 году. Спустя более 100 лет они стали одной из наиболее широко используемых технологий, присутствующих в цифровых дисплеях (ЖК-дисплеях) часов, телевизорах и экранах компьютеров.

Жидкие кристаллы работают, применяя электрическое поле , которое заставляет соседние молекулы жидкости выстраиваться, напоминая кристалл. Вода также может искажаться в сторону жидкого кристалла при освещении лазерным светом.

Известно, что электрическое поле лазера может выстраивать молекулы воды менее чем за миллиардную долю секунды. Может ли это открытие найти технологическое применение в будущем?

Международная группа исследователей на физическом факультете Стокгольмского университета провела эксперименты на японском рентгеновском лазере на свободных электронах SACLA и впервые исследовала динамику кратковременно ориентированных молекул с помощью рентгеновских импульсов.

Этот метод основан на выравнивании молекул с помощью лазерного импульса (с длиной волны λ = 800 нм) и зондировании совмещения с помощью импульсов рентгеновского излучения, что позволяет видеть в реальном времени изменения в структуре на молекулярном уровне. Изменяя время между лазерным и рентгеновским импульсами, исследователи смогли разрешить выровненное состояние, которое живет всего 160 фс.

«Известно, что молекулы воды выровнены из-за поляризации лазерного импульса », - объясняет Кён Хван Ким, бывший исследователь Стокгольмского университета и в настоящее время доцент Университета POSTECH в Корее, «это уникальная возможность, однако, возможность использовать рентгеновские лазеры, чтобы видеть выравнивание молекул в реальном времени ».

Рентгеновские лучи идеально подходят для исследования молекул, потому что их длина волны совпадает со шкалами молекулярных длин, - говорит доктор Александр Спах, бывший аспирант по физике в Стокгольмском университете, а в настоящее время - постдок в Стэнфордском университете. Нам действительно нравится иметь возможность использовать внедренные рентгеновские установки для исследования фундаментальных вопросов , которые могли бы в будущем технологических приложений.

Эксперименты были хорошо воспроизведены с помощью молекулярного моделирования, которое дало понимание лежащего в основе механизма выравнивания. Предполагая, что вода ведет себя как жидкость с двумя состояниями, состоящая из жидких доменов высокой и низкой плотности (ЛПВП и ЛПНП), исследователи обнаружили, что каждый домен проявляет различную тенденцию к выравниванию.

«Молекулы воды в областях ЛПНП имеют более прочную сеть водородных связей, что позволяет молекулам легче реагировать на сильное лазерное поле», - объясняет Андерс Нильссон, профессор химической физики Стокгольмского университета. «Было бы интересно измерить время жизни молекулярного выравнивания в режиме переохлаждения, когда все, как ожидается, резко замедлится».

«Способность понимать воду на молекулярном уровне, наблюдая за изменениями сети водородных связей, может сыграть важную роль в биологической активности», - говорит Фивос Перакис, доцент кафедры физики Стокгольмского университета. «Мне любопытно посмотреть, может ли наблюдаемое выравнивание привести к технологическим применениям в будущем, например, в связи с очисткой и опреснением воды».

13 август 2020 /
  • Не нравится
  • -1
  • Нравится

Похожие новости

Появились доказательства того, что вода состоит из двух жидкостей

Сформулированная почти 30 лет идея была доказана в лаборатории.

Ученые создали «неразрезаемый» материал

Исследователи из университета Дарема в Великобритании и немецкого института Фраунгофера создали материал «Протей», который невозможно разрезать.

Чистая вода состоит не только из молекул H2O

Ученые Сколтеха в сотрудничестве с исследователями из Штутгартского университета показали, что концентрация короткоживущих ионов (H3O+ и OH-) в чистой жидкой воде намного выше, чем учитывается при

Физики выяснили, почему светятся волны прибоя

Учёные объяснили, как морские волны заставляют микробов испускать яркий свет. Этот вопрос много лет не давал покоя физикам.

Вода может лечить и убивать

Самая известная и необходимая жидкость на планете до сих пор почти не изучена. Воде приписывают чудодейственные целебные свойства, но при этом она же может быть совершенным убийцей. Наукой доказано –

Дату смерти можно установить в детстве

В новом исследовании Национального института биологических наук в Пекине (Китай) открывается возможность по всплескам активности в энергопроизводящих митохондриях прогнозировать продолжительность
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Триасовый ихтиозавр Guizhouichthyosaurus оказался сверххищникомИстория робототехники: как выглядели самые первые роботы?Чем могут питаться бактерии, когда вокруг ничего нет?Чипирование началось: Neuralink проследила за мозговой активностью свиньиПочему наша Вселенная такая странная и существуют ли законы физики?В Японии испытали "летающий автомобиль"Голографическое кино может стать реальностью1 сентября к Земле приблизится астероид размером с многоэтажный дом