В условиях «особого заключения» молекулы воды переходят в »туннельное» состояние, отличное от всех фундаментальных – газообразного, жидкого и твердого – сообщает об открытии апрельский номер Physical Review Letters. Ученые Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США (Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory), где работает мощный источник нейтронов, получаемых при расщеплении ядра (Spallation Neutron Source), вместе с британскими коллегами из Лаборатории Резефорда-Эплтона (Rutherford Appleton Laboratory) обнаружили новое состояние воды в экспериментах с применением нейтронного рассеяния, а также путем компьютерного моделирования. Новое — туннельное — состояние наблюдается при заключении водных молекул в шестиугольных сверхмалых – диаметром в пять ангстрем — каналах минерала берилла. Ангстрем – 10-10 метра, обычно такой диаметр имеет отдельный атом. «При низких температурах туннельная вода демонстрирует квантовое движение через разделяющие потенциальные стены, что запрещено классической физикой», — приводит слова руководителя исследования Александра Колесникова (Alexander Kolesnikov) из Окриджа пресс-релиз Лаборатории. По его словам, «это означает, что атомы кислорода и водорода молекулы воды в туннельном состоянии ‘делокализованы’ и присутствуют во всех шести равноценных с точки зрения симметрии позициях внутри канала одновременно». «Это один из феноменов квантовой механики, не имеющий параллелей в нашей каждодневной практике», поясняет Колесников. Существование туннельного состояния воды, показанное в публикуемом исследовании, должно помочь в описании термодинамических свойств и поведения воды в ограниченной среде, такой как при диффузии и передаче воды по каналам клеточных мембран, в углеродных нанотрубках и вдоль межзеренных границ в интерфейсах минералов множества геологических сред. «Это открытие дает новое фундаментальное понимание поведения молекул воды и того как она использует энергию своих связей», — говорит соавтор Колесникова Лоуренс Эновиц (Lawrence Anovitz). «Также интересно подумать о том, что молекулы воды в аквамаринах или изумрудах ювелирных украшений, представляющих собой голубую и зеленую разновидности берилла, претерпевают точно такое же квантовое туннелирование, какое мы наблюдали в наших экспериментах», отмечает исследователь. Открытие, продемонстрировавшее особенности поведения молекул воды в условиях ограниченного пространства в скалах, почве и клеточных стенках, по мнению авторов, окажется интересным для целого ряда дисциплин. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».

Ссылка на источник