水分子与“邻居”如何相互作用？研究首次观测到水分子间的“量子拖拽”！

每个水分子都包含一个氧原子和两个氢原子，一个水分子中带正电的氢原子和相邻水分子中带负电的氧原子之间的氢键网将它们连接在一起。

水能拥有很多令人费解特性，“幕后功臣”便是这一复杂网络。但研究人员一直无法直接观察水分子与“邻居”如何相互作用。

这是因为氢键的运动幅度小、速度快，难以在实验中直接观测。

一项新的研究使用美国SLAC国家实验室的MeV-UED装置克服了这个问题。MeV-UED是一款高速“电子相机”，通过高能超短电子束的散射来探测细微的分子运动。

研究发现，当一个受激水分子开始振动时，在量子效应的作用下，它的氢原子会拉近相邻水分子中的氧原子，然后将它们推开。

研究人员称：“很长一段时间以来，科学家们一直试图利用光谱技术来理解氢键网络，但对其中的原子运动只能间接推断，一直没法直接观测。我们首次直接观测到了这些分子之间的‘量子拖拽’。我们计划利用这一方法进一步了解氢键的量子性质及其在水的奇异性质中所起的作用，以及水的这些性质在许多化学和生物过程中所起的关键作用。”

相关研究成果发表于《自然》。

前瞻经济学人APP资讯组