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摘要:在你喝的每一杯水里,都有两种水。在第二种被称为“对位水”的水中,氢原子以不同的方向旋转。由于水的怪异,米老鼠,不对称的形状,电子在其表面不均匀流动。研究人员通过一个电场发射了一束水分子,这个电场被调整为对极性正水分子和极性对水分子的推动方式都有点不同,因此,他们在光束路径的末端撞上了不同的小桶。研究人员发现,对位水与重氮基的反应速度比邻位水快25%,这可能是由于自旋如何影响不同分子间的吸引力的不同。
在你喝的每一杯水里,都有两种水。科学家们已经证明,它们具有明显不同的化学性质。
所有的水分子都是由一个体积庞大的氧原子和两个较小的氢原子组成,呈米老鼠耳朵一样的角度竖立着。但是这些氢原子可以根据它们的量子自旋以两种不同的方式排列。(自旋是量子粒子的一个特征,它有点像真正的球旋转,但涉及额外的维度,只能有几个离散的动量中的一个。)在第一类水,称为“正交水”,两个氢在同一方向旋转。在第二种被称为“对位水”的水中,氢原子以不同的方向旋转。
旋转通常只在微小的量子尺度上影响粒子的行为,这长期以来阻碍了科学家将它们分离出来进行实验。[奇怪的水物理]
这个实验利用了水的“极性”性质。由于水的怪异,米老鼠,不对称的形状,电子在其表面不均匀流动。所以一个水分子的一边带正电荷,另一边带负电荷,即使这个分子有一个总的中性电荷。
研究人员通过一个电场发射了一束水分子,这个电场被调整为对极性正水分子和极性对水分子的推动方式都有点不同,因此,他们在光束路径的末端撞上了不同的小桶。
,然后,研究人员将每个桶暴露在过冷的二氮基分子——每个分子都由两个氮原子(独立的,一个正常的氮分子)和一个额外的质子(也被称为没有电子的质子)组成。重氮基与水反应,将多余的质子贡献给水分子,形成H3O+。
研究人员发现,对位水与重氮基的反应速度比邻位水快25%,这可能是由于自旋如何影响不同分子间的吸引力的不同。
据我们所知,目前瑞士巴塞尔大学(University of Basel)的研究小组在周二(5月29日)出版的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上发表的论文中写道:“这项研究是第一次用旋转态选择的多原子中性分子(如水)与离子发生反应。”他们写道:
这项实验代表了向理解抽象的物理概念如量子自旋影响着我们周围的化学反应,包括我们体内的化学反应。
最初发表在《生命科学》杂志上。
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