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水的黏度由分子行為決定

美國橡樹嶺國家實驗室官網近日報導稱,該實驗室和田納西大學(UT)的科學家聯合開發出一種研究水黏度的新方法,能進一步揭示水分子的行為,也為實現基於液體的電子器件開闢了新路徑。

研究人員之一、UT教授江上武(音)表示:“儘管水對我們來說司空見慣,但它仍然是一種特殊的神秘物質,對其分子水準上的行為,我們仍然知之甚少。我們需要更好地理解它,挖掘其巨大潛能,尤其是在資訊和能源技術領域的潛能。”

以往的研究提供了水的原子結構快照,但科學家對於水分子如何移動仍然瞭解不多。為了獲取更清晰的照片,ORNL-UT聯合團隊使用高解析度無彈性X光散射,

來測量水分子的運動。他們驚訝地發現,水分子間氧—氧鍵的動力學並非隨機的,而是高度協調的。當水分子之間的鍵被破壞時,強氫鍵會“受命於危難之間”,在特定時期內,維護穩定的環境。這種氫鍵是一種量子力學現象,也是水擁有包括黏性(決定液體流動或改變形狀時會遇到多大阻力)在內的各種不同屬性的原因。

江上武解釋稱:“我們發現,水分子改變‘相鄰’分子所花的時間,決定了水的黏度,新發現有助我們進一步研究如何更好地控制其他液體的黏度。”他們也將在最新研究的基礎上,進一步確定液體黏度的起源和其他動力學屬性。

該研究也可用於描述離子、鹽水、液體以及其他液體物質的分子行為和黏度,

同時也將幫助研製具有液體電解質絕緣層的新型半導體設備、更高性能的電池以及潤滑劑等。

總編輯圈點

在普通人眼裡,水實在太平凡了,那麼常見,又其貌不揚。但在科學家眼裡,水實在太神秘了,它性質獨特,因為氫鍵的存在,又那麼多變,真是風情萬種,撩人心弦。水在微觀結構上真的很複雜,人們對它更細節的性質還知之甚少,正如此文所展現的,

科學家還不大清楚水分子如何運動。採用新的方法後,水分子的運動英姿才得以展現。這是一個基礎性的發現,但在此之後,應用的大樓才有可能拔地而起。