16:18 2024-02-08 science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu

_ Oamenii de știință descoperă un nou model pentru efectele radiațiilor în sistemele de apă

_ Oamenii de știință descoperă un nou model pentru efectele radiațiilor în sistemele de apă

Ce se întâmplă când radiațiile lovesc apa? Aceasta este o întrebare care are un impact de fiecare dată când îți faci o radiografie la cabinetul medicului, având în vedere că ești în mare parte din apă. O echipă de fizicieni teoreticieni de la DESY a lucrat la datele preluate de colegii de la Laboratorul Național Argonne din SUA la laserul cu raze X LCLS din California pentru a obține un răspuns mai bun la această întrebare.

Ceea ce au descoperit ar putea soluționați o controversă în fizică cu privire la prezența electronilor liberi în apă și la modul în care aceștia se comportă la scări de timp foarte scurte: electronii, nelegați de atomi, devin sechestrați în bule în structuri asemănătoare cuștilor între moleculele individuale de apă. Aceste descoperiri sunt raportate în Journal of the American Chemical Society.

Electronii liberi sunt electroni care nu sunt legați de atomi. În apa care intră în contact cu radiația, electronii liberi ies din moleculele de apă pe măsură ce se ionizează din cauza radiației. Modul în care electronii circulă între moleculele de apă în această situație a fost un subiect de discuție pentru mai mult timp.

În munca lor la LCLS la Laboratorul național de accelerație SLAC, echipa experimentală, condusă de cercetătorul Argonne Linda Young, a văzut semne ciudate asociate cu moleculele de apă excitate de lasere și fotografiate de laserul cu raze X. Ei au descoperit structuri printre molecule folosind spectroscopie de absorbție cu raze X. Pentru a înțelege mai bine ce înseamnă aceste rezultate, echipa de experiment a apelat la fizicienii teoreticieni din Hamburg.

O echipă condusă de om de știință DESY Ludger Inhester de la Centrul pentru Știința Laserului cu Electroni Liberi a examinat datele și a început să facă modele din date în coordonare cu echipa experimentală. Împreună, descoperirile lor arată că electronii liberi din apă formează structuri cu bule care sunt apoi încușcate de moleculele de apă, similar modului în care substanțele chimice sunt solvatate în apă la nivel molecular. În special, echipa DESY a reușit să arate procesul din spatele acestei solvații a electronilor din apă și parametrii acesteia.

„Se dovedește că procesul de dizolvare și, prin urmare, formarea structurilor cuștilor este remarcabil de sensibil la schimbările de temperatură în apă”, spune Arturo Sopena, primul autor al studiului.

Noile perspective asupra procesului de solvatare arată că electronul, care la început poate fi găsit pe o zonă largă în mijlocul apei. moleculele, se acoperează pe modele specifice de legături de hidrogen care apar în apa lichidă moleculară și apoi „se îngroapă” mai adânc într-o zonă foarte îngustă din structura apei.

Această „vizuinire” și reorientarea asociată a apei învecinate. moleculele se desfășoară remarcabil de rapid și se termină în 100 de femtosecunde, unde o femtosecundă este o cvadrilionime dintr-o secundă. Bula, care are o lățime de aproximativ 50 de miliarde de metru, se disociază în câteva picosecunde sau într-o trilionime de secundă.

„Cum reacționează apa când este expusă la radiații? Aceasta este o întrebare vitală”, spune Inhester. „Aceștia sunt primii pași de reacție chimică care sunt conduse de radiații care determină, de asemenea, următoarea chimie a radiațiilor, care se aplică și materialului biologic.”

Noua lucrare a fost, de asemenea, realizată ca parte a Clusterului. of Excellence CUI: Advanced Imaging of Matter la Universität Hamburg. Noile descoperiri oferă o perspectivă suplimentară asupra comportamentului daunelor cauzate de radiații cauzate de radiațiile ionizante din apă. O astfel de cercetare relevantă pentru apă urmează să fie intensificată în continuare la Centrul emergent pentru Știința Moleculară a Apei, care este înființat în cooperare internațională în campusul DESY.

(Fluierul)

Inapoi