Sciencemag.cz
Doporučujeme
Už při pokojové teplotě se voda v důsledku náhodných pohybů a existence dipólů neustále proměňuje. Náboje na kyslíku a vodíku vytvářejí elektrická pole, která mohou vytrhnout elektron z jeho obalu, eventuálně i rozbít vazby mezi atomy. Vznikající elektrony se ovšem velmi rychle rekombinují, elektrické pole vody existuje jen na molekulární úrovni, ne na větších vzdálenostech, pole rychle kolísá a zase mizí (v měřítku femtosekund) a nemá žádný celkový směr. Normálně za pokojové teploty existuje ve vodě méně než 1 volný elektron na miliardy nedisociovaných molekul (koncentrace iontů H3O+ a OH- je také minimální).
Vše se ale změní, pokud vodu vystavíme vnějšímu elektrickému poli. Výzkumníci nyní konkrétně zkoušeli střídavé pole s frekvencí 1 THz. I když je velmi slabé (v experimentu 2 MV/cm, přičemž v samotné vodě dočasně vznikají pole o síle až 300 MV/cm), důležité je, že během jednoho kmitnutí vytváří globální prostorový gradient. Elektrony pak získávají mnohem vyšší kinetickou energii a před rekombinací dokáží urazit vzdálenost mnoha nanometrů. Změnu chování vody lze zaznamenat i experimentálně, protože se mění absorpce i index lomu kapaliny; vše lze sledovat pomocí dvourozměrné terahertzové spektroskopie.
Je možné, že v důsledku těchto změn bude ve vodě ve vnějším elektrickém poli i větší koncentrace iontů H3O+ a OH-. Obecně se vnější elektrické pole nabízí jako způsob, jimiž lze snadno měnit elektrické vlastnosti kapalin, aniž by se zasahovalo do samotného chemického složení.
Ahmed Ghalgaoui et al, Field-Induced Tunneling Ionization and Terahertz-Driven Electron Dynamics in Liquid Water, The Journal of Physical Chemistry Letters (2020). DOI: 10.1021/acs.jpclett.0c02312
Zdroj: Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB) / Phys.org
