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Interazione della radiazione con l'acqua

09.01.2020

Per la prima volta, i fisici sono stati in grado di tracciare come le radiazioni distruggono le molecole d'acqua.

Le reazioni chimiche in natura durano molto rapidamente: decine di femtosecondi, quadrilionesimi di secondo. Durante questo periodo, gli atomi nelle molecole delle sostanze iniziali hanno il tempo di svolgere processi di interazione e assumere le loro nuove posizioni. Allo stesso tempo, gli elettroni al loro interno interagiscono ancora più velocemente - in decine o centinaia di attosecondi, millesimi di femtosecondo.

Gli scienziati sono stati in grado di iniziare a studiare questi processi con laser ultraveloci e acceleratori di particelle, che possono produrre lampi ultracorti di raggi X e raggi gamma lunghi pochi femtosecondi.

I fisici dell'Argonne National Laboratory hanno utilizzato questi dispositivi per la prima volta per vedere come le radiazioni interagiscono con l'acqua. Gli esperimenti hanno mostrato come le radiazioni gamma espellono gli elettroni dalle sue molecole.

"Per la prima volta, abbiamo seguito la reazione chimica più veloce che può verificarsi nell'acqua ionizzata: la nascita di un radicale idrossile (-OH). Lo studio di un tale ione è importante, poiché penetra facilmente attraverso varie barriere del corpo e può danneggiare tutte le biomolecole importanti, inclusi RNA, DNA o proteine", afferma Linda Young, una delle autrici del lavoro.

Dopo che un fotone elimina un elettrone da una molecola d'acqua durante l'interazione con altre sostanze, acquisisce una carica positiva e attrae i suoi vicini. Quando una delle molecole vicine si avvicina ad una distanza sufficientemente ravvicinata, si verifica una reazione ultraveloce, durante la quale una molecola d'acqua carica cede uno dei protoni e decade. Ciò si traduce in idronio, un composto complesso di protone e acqua (H3O+), nonché uno ione OH, che si combina istantaneamente con l'elettrone precedentemente espulso.

L'esperimento con una molecola d'acqua è stato condotto utilizzando un laser a raggi X ultraveloce e potente LCLS. Inoltre, in un tale esperimento, serve sia come fonte di radiazioni ionizzanti sia come mezzo per studiare il processo di distruzione delle molecole d'acqua.

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Notizie casuali dall'Archivio

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Questa nuova tecnica potrebbe essere applicata anche all'analisi di materiali XNUMXD che potrebbero potenzialmente svolgere un ruolo nei sistemi energetici avanzati, nell'elettronica e nei computer quantistici.

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Utilizzando impulsi laser della durata di trilionesimi di secondo, gli scienziati sono stati in grado di eccitare una molecola di idrogeno e rilevare i cambiamenti nei suoi stati quantistici a temperature criogeniche e nel vuoto ultra-alto dello strumento, creando immagini di un campione su scala atomica.

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