Água pode ser parecido com um líquido simples; No entanto, ele não é nada simples para analisar

Interacções via vibrações

Apesar da água é, à primeira vista parecendo um líquido simples tem muitas propriedades incomuns, sendo um deles que é menos denso quando ele está congelado do que quando está líquido. Na forma mais simples líquidos são descritos pela interação de seus parceiros diretos, que são na sua maioria suficiente para uma boa descrição, mas não no caso da água: As interações em dímeros de água são responsáveis ​​por 75 por cento da energia que mantém a água juntos. Martina Havenith, chefe da cadeira com sede em Bochum de Físico-Química II e porta-voz para o Cluster Ruhr Explora Solvation (Resolv) de Excelência, e seus colegas da Universidade de Emory, em Atlanta, EUA, publicou recentemente uma descrição exata das interacções relacionadas com o dímero água. A fim de obter acesso às interações cooperativas, que compõem 25 por cento da interação total de água, o trimer de água teve que ser investigado.

Agora, a equipe liderada por Martina Havenith em colaboração com colegas da Universidade de Emory e da Universidade do Mississipi, EUA, tem sido capaz de descrever pela primeira vez de forma precisa a energia de interação entre três moléculas de água. Eles testaram descrições teóricas modernas contra o resultado da impressão digital espectroscópica dessas interações intermoleculares.

Obstáculos para a pesquisa experimental

Desde mais de 40 anos, os cientistas desenvolveram modelos computacionais e simulações para descrever as energias envolvidas no trímero água. Experimentos têm sido menos bem sucedida, apesar de alguns insights pioneiros em estudos de fase gasosa, e eles dependem de espectroscopia. A técnica funciona por irradiação de uma amostra de água com radiação de gravação e a quantidade de luz tenha sido absorvida. O padrão obtido está relacionada com o diferente tipo de excitações de movimentos intermoleculares que envolvem mais do que uma moléculas de água. Infelizmente, para obter essas impressões digitais espectroscópicos para dímeros de água e trímeros, um precisa para irradiar na região de frequência terahertz. E fontes de laser que fornecem alta potência têm faltado para aquela região frequência.

Esta lacuna técnica foi preenchido apenas recentemente. Na publicação atual, os cientistas RUB utilizados os lasers de electrões livres na Universidade Radboud em Nijmegen, na Holanda, que permite a potências elevadas na região de frequência terahertz. O laser foi aplicado por meio de pequenas gotículas de hélio superfluid, que é arrefecido a temperaturas muito baixas, a menos 272,75 graus Celsius. Estas gotículas podem recolher as moléculas de água, uma a uma, o que permite isolar os pequenos agregados dos dímeros e trímeros. Desta forma, os cientistas foram capazes de irradiar exatamente as moléculas que eles queriam e para adquirir o primeiro espectro abrangente do trímero de água na região de frequência terahertz.

As observações experimentais das vibrações intermoleculares foram comparados com e interpretado utilizando cálculos quânticos de alto nível. Desta forma, os cientistas puderam analisar o espectro e atribuir até seis vibrações intermoleculares diferentes.