Nghiên cứu mới cho thấy chuyển động của các phân tử nước

Trương Huỳnh Dũng

Một cách tiếp cận mới để nghiên cứu độ nhớt của nước đã cho thấy những hiểu biết mới về hành vi của các phân tử nước và có thể mở ra con đường cho các thiết bị điện tử lỏng có thể sản xuất, áp dụng trong tương lai.

Một nhóm các nhà nghiên cứu do Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge thuộc Phòng Năng lượng sử dụng một kỹ thuật tán xạ tia X có độ phân giải cao để đo liên kết chặt chẽ liên quan đến một nguyên tử hydro nằm kẹp giữa hai nguyên tử oxy. Liên kết hydro này là một hiện tượng cơ lượng tử chịu trách nhiệm về các tính chất khác nhau của nước, kể cả độ nhớt, xác định khả năng chịu lực nước hay khả năng thay đổi hình dạng của nó.

Trong khi nước là chất dồi dào nhất trên trái đất, hành vi của nó ở mức độ phân tử trước giờ không được tìm hiểu rõ.

Nghiên cứu của nhóm khoa học được công bố trong tạp chí Science Advances đã chứng minh rằng họ có thể thăm dò được tính năng động của nước và các chất lỏng khác trong thời gian thực. Các nghiên cứu trước đây đã cung cấp những bức ảnh chụp cấu trúc nguyên tử của nước, nhưng ít ai biết được các phân tử nước di chuyển như thế nào.

Để có một bức tranh rõ nét hơn, nhóm ORNL-UT đã sử dụng một kỹ thuật X-quang tiên tiến được gọi là tán xạ tia X không đàn hồi để xác định chuyển động phân tử. Họ phát hiện ra rằng sự năng động của liên kết oxy với oxy giữa các phân tử nước hoàn toàn không ngẫu nhiên mà còn có sự phối hợp cao. Khi mối liên kết giữa các phân tử nước bị gián đoạn, các liên kết hydro mạnh sẽ duy trì một môi trường ổn định trong một khoảng thời gian nhất định.

"Chúng tôi thấy rằng khoảng thời gian cần thiết cho một phân tử để thay đổi phân tử "hàng xóm" của nó sẽ xác định độ nhớt của nước", Egami nói. Khám phá mới này sẽ kích thích các nghiên cứu tiếp theo về kiểm soát độ nhớt của các chất lỏng khác.

Egami xem công việc hiện tại như là một bàn đạp để nghiên cứu chuyên sâu hơn, nó sẽ thúc đẩy các kỹ thuật tán xạ neutron nhằm xác định thêm nguồn gốc của độ nhớt và các tính chất động học khác của chất lỏng.

Các phương pháp tiếp cận của các nhà nghiên cứu cũng có thể được sử dụng để mô tả hành vi phân tử và độ nhớt của chất lỏng ionic, hoặc nước mặn, và các chất lỏng khác, giúp phát triển các loại thiết bị bán dẫn mới với lớp cách điện chất lỏng, pin tốt hơn.

Xem thêm:

Thứ Tư, 17/01/2018 12:56

3 ★ 1 👨 623