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H2O 中的 H 在哪里?

了解分子反应中的量子效应如何重新定义我们对水和分子相互作用的理解。点击了解更多!

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水实际上并非 H₂O。在分子反应的时间尺度上,它更像是 H₁․₅O,柏林工业大学的物理学家阿里斯·查齐迪米特里乌-德莱斯曼 (Aris Chatzidimitriou-Dreismann) 报告称。当他和他的同事向水分子发射中子以创建其结构的快速快照时,他得到了这个令人困惑的结果。粒子散射的程度不如预期,表明它们撞击的氢原子数量出乎意料地少。当研究人员研究其他含氢材料时,大约三分之一的氢原子也消失了。“这令人震惊,但两种完全不同的仪器使用不同的相互作用却得到了相同的结果,”查齐迪米特里乌-德莱斯曼说。

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他认为,在分子相互作用的短暂时间内——大约 100 昆丁秒(一秒的十的负 18 次方)——量子效应开始发挥作用。“单个点状原子核的概念消失了,它变成了一种波,就像电子一样。然后就会发生奇怪的事情,”查齐迪米特里乌-德莱斯曼说。波状电子和波状质子(氢原子核)相互作用,并与附近的原子相互作用,本质上是从它们自己的分子中被拉出来。这种纠缠在非常短的时间范围内是显著的,因此可能对理解分子反应的发生方式产生重大影响。例如,蛋白质沿着 DNA 螺旋遇到的氢键数量可能决定蛋白质的结合位置。量子模糊性因此可能嵌入到生命的化学基础中。

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