科学家声称,他们已经看到“新国家”的水

什么定义了一个新形式的物质吗?问题是引发熟悉研究表明,弯曲的水分子的质子异于寻常在不少于6位置环,平均其偶极矩。¹亚历山大Kolesnikov在田纳西州的橡树岭国家实验室和他的同事们称之为“新形式的水”。

这听起来几乎难以置信的奇怪。但基本Kolesnikov和他的同事们报告的现象事实上已经认可了几十年。他们利用中子散射探测水分子进行量子隧道效应在不同方向同时被困在个分子级的水晶水苍玉(渠道₃艾尔₂如果₆O₁₈),它有一个六角形的横截面。这隧道意味着最低能态的分子在超冷条件下测量- 5 k左右方向的混合物在6倍对称的通道。

这个基态隧道转换分成不同的能量水平,研究人员看到之间的转换,显示在中子共振能量峰值谱,中子与水分子交换能量。这些结果表明,水在低温水苍玉有一个不寻常的形状,与异于寻常质子在六个位置,“Kolesnikov说。

一个团队在俄罗斯此前表示,量子隧道效应可以解释水的terahertz-frequency光谱水苍玉的纳米通道。²Kolesnikov说,他和他的同事们决定研究该系统使用中子,因为他的合著者拉里Anovitz有大单晶的水苍玉手。他们早期的研究利用中子散射和介电谱暗示可能会阻碍水分子的重新定位一些能量屏障,但两种技术给了相互矛盾的结果。³

隧道转换

现在的隧道行为变得明显通过考虑中子光谱随温度改变的方式。谱峰,研究者认同隧道转换成为弱随着温度的增加,这是预计将为这个量子效应但对面是一个应该看到普通振动转换。在足够高的温度下自由水分子开始旋转,和量子隧道效应消失。Kolesnikov和他的同事们说,他们从头开始量子计算支持这个解释。

旋转氢原子的量子隧穿在小分子在低温下的分子实际上穿透能量壁垒阻碍他们的旋转——已经知道自1970年代以来,和之前已经观察到使用中子散射分子如甲烷和氨。⁴这是一个特别好的技术研究这一效应,因为中子,电子不同,是由氢原子强烈分散。

使旋转隧道不同寻常的对于Kolesnikov和他的同事们研究了是这个特殊的几何创建等效势阱内分子的取向。相比之下,一个氨分子隧道通过旋转障碍围绕其轴线对称的每个方向相同。

根据研究者的量子模拟、混合水苍玉通道内的水的不同取向抵消了偶极矩,它通常具有由于其“V”形(有更多的电子密度比氢的氧原子)。它还导致整个分子的质量中心转移。

然而,其他研究人员可能会仔细审查这些计算之前接受索赔。和这是否真正合格的新阶段的水似乎可能会引起一些争论。毕竟,分子是不变的,除了大力等价的几个州间切换。这看起来对我来说就像一个量子力学的认识,而不是那么不同于水将做同样的势能表面在高温时经典的旋转,“说才气Michaelides伦敦大学学院的。