Site Loader

Содержание

Предсказан распад молекулы воды под действием рентгеновского излучения

Согласно так называемому приближению Франка – Кондона, возбуждение «облака» электронов в молекуле при воздействии света происходит мгновенно, поэтому молекула, как принято было считать, не успевает изменить свою конфигурацию, то есть расположение ядер. Ученые из Сибирского федерального университета показали, что в молекуле воды, которая состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, приближение Франка – Кондона нарушается за счет сверхбыстрого отделения атома водорода в ходе диссоциации, то есть распада молекулы.

«Рассеянный свет анализируется не только по энергии испускаемого фотона, но и по направлению рассеяния светового потока, – объясняет один из авторов работы, сотрудник СФУ Фарис Гельмуханов. – В обычных условиях атом водорода в молекуле воды колеблется относительно положения равновесия. Это колебание характеризуется определенной частотой. После того как при облучении он отрывается и удаляется от молекулы воды, электронное «облако», реагируя на это, деформируется. Оно также начинает зависеть от ядерного движения, а колебания ядер реагируют на изменение электронного «облака». В результате процесс рассеяния не происходит мгновенно, а имеет определенную длительность. Возникшее сложное синхронное движение внутри молекулы приводит к тому, что в рассеянном свете мы видим изменение набора частот. Колебания атомов водорода по-разному проявляются для разных углов падения света при рассеянии, поэтому в его спектре можно видеть различное распределение интенсивностей частот для разных углов падения лучей».

Таким образом, ученым удалось доказать, что при мощном рентгеновском облучении молекулы воды в силу того, что протекающие процессы молекулярного движения происходят не мгновенно, а имеют определенную длительность, постулат Франка – Кондона не работает, и молекула все-таки распадается.

«Данные о параметрах и механизмах процессов, происходящих при отрыве атома водорода от молекулы, очень важны для применения и в химии, и в физике, хотя полученные теоретические выкладки еще предстоит проверить экспериментально, – поясняет профессор Гельмуханов. – Результаты исследования можно использовать для изучения свойств конкретных материалов на молекулярном уровне, в частности для управления различными химическими реакциями и для создания материалов с заданными свойствами».

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес [email protected]

Есть ли у воды память? Разбираемся, как возник популярный миф и почему наука его опровергает

В эзотерике, мистике и даже вполне бытовых вопросах часто встречается термин «структурированная вода», подразумевающий некое сверхвещество, обладающее лекарственными и магическими свойствами, в том числе способностью переносить информацию. Есть люди, которые в это верят и тратят заметные деньги на «структурирование» воды и прочие оккультные действия. Давайте разберёмся, откуда появился этот миф и почему у воды не может быть памяти.

Денис Байгозин

Химик, преподаватель и автор блога о химии. Занимал должность ведущего разработчика компании «Аквафор».

Уникальна ли вода

В школьной программе за 8‑й класс есть урок под названием «Уникальные свойства воды». На нём рассказывают про «непредсказуемо экстремальные» температуры плавления и кипения, про диполи и ионные силы. К сожалению, этот урок, точнее плохое его усвоение, и закладывает первый фундамент для веры в мистическую структуру воды.

Уже много десятилетий прошло с тех пор, как учёные в деталях объяснили значительные отличия воды от соседей по группе: сероводорода, селеноводорода и теллуроводорода. Уникальные свойства h3O вызывает большой дипольный момент, помноженный на способность к образованию водородных связей.

Водородные связи между молекулами воды. Иллюстрация: Лайфхакер

Концы молекулы h3O сильно заряжены, а водороды легко становятся общими, объединяя две и более молекулы и не давая им расцепиться и улететь в виде пара. Всё просто. Вернее, сложно, но объяснимо в рамках науки, без обращения к мистике. И кстати, «магически точные» значения температур плавления (0 °С) и кипения (100 °С) воды не несут символизма, а выбраны людьми для удобства. Это шкалу Цельсия подстраивали под воду, а не наоборот.

Понятно, почему вода уникальна. Но почему ей приписывают наличие памяти, а не процессора, монитора или других частей компьютера?

Не шарлатан, но и не гений — кто такой Жак Бенвенист

На многих сайтах, посвящённых «структуре воды», упоминается имя Жака Бенвениста как отца‑основателя информационной теории воды. Что же он сделал? Этот французский учёный‑иммунолог в 1988 году исследовал разведение анти‑IgE‑антител и их влияние на человеческие базофильные клетки. То есть изучал иммунный ответ. Результаты, которые Бенвенист хотел опубликовать в журнале Nature, казалось, соответствовали идеям гомеопатии: при разведении в миллионы раз активность препарата сохранялась.

Однако статью в первой редакции отозвали с просьбой уточнить эксперимент или объяснить его теоретически. Вместо того чтобы перепроверить странные результаты, Бенвенист ввёл понятие «памяти воды» и «информационной структуры», которую можно скопировать с лекарства и бесконечно множить в воде, делая её активной. Крутая идея, которая могла бы спасти многие жизни.

К сожалению, попытки повторить эксперимент в других лабораториях ждал провал. Более того, при введении двойного слепого метода Бенвенист лично не смог воспроизвести свои результаты. В другой ситуации научное сообщество покачало бы головой, пожурило незадачливого экспериментатора да и забыло бы, но идея уже очень понравилась журналистам и некоторым фармкомпаниям. Ведь можно ничего не синтезировать, а разливать по пузырькам чистую воду! Поэтому про разоблачение опытов Бенвениста мало кто помнит. А вот термин и его производные как раз остались.

Что могут услышать снежинки

Одна из самых коммерчески успешных кампаний, связанных со «структурой воды», была у Эмото Масару. Он прославился благодаря рекламе с фотографиями красивых и уродливых снежинок, которым при замерзании была послана различная информация. Позитивная якобы даёт симметричные снежинки, а негативная — асимметричные. Фирма Масару и его последователи широко и успешно продают «правильную воду», «структураторы», «музыку воды» и другие религиозно‑мифические продукты.

Иллюстрация: Анна Гуридова / Лайфхакер

К сожалению, в отличие от искренне заблуждавшегося Бенвениста, в данном случае это прямое жульничество. На таинство выбора одной из снежинок, образовавшихся под действием слов, допускали только посвящённых. Которые и выбирали подходящую среди тысяч. Двойной слепой метод грустно плачет в уголке.

Может ли звук влиять на воду и другие вещества? Да, но только высокой частоты и интенсивности. Этим даже занимается отдельная наука — сонохимия. Обычные же слова никак не влияют. Да и на каком языке говорить? Например, произнесённые слова «факт» или «Дед Мороз» в английском теряют свою позитивную эмоциональную окраску.

Что нужно знать о водных кластерах

Второе дыхание теория памяти воды получила в конце 90‑х — начале нулевых в связи с открытием водных кластеров. Это квазиструктуры, которые образуются в воде за счёт водородных связей. Сторонники структурирования сразу, не читая, подняли кластеры на знамя: «Вот так вода и запоминает! Кластеры — носители информации!» Но никто из них не прочитал в научных статьях время существования таких кластеров: 10-6–10-10 секунды.

Водный кластер. Frank N. Keutsch / Richard J. Saykally / PNAS

Так что, даже если предположить, что на воду можно что‑то записать, всё сотрётся после перераспределения кластеров. В лучшем случае такая «флешка» протянет 0,000001 секунды в переохлаждённой жидкой воде. Поэтому, к сожалению, предки были правы, когда говорили «вилами по воде писано».

Как связаны гомеопатия и память воды

Куда же без неё? Чтобы не писать ещё одну статью, думаю, стоит направить вас к материалам про гомеопатию и эффект плацебо на Лайфхакере. А о психосоматике лучше пусть расскажут медики.

За одно я благодарен гомеопатам: они вдохновили на отличную задачку, которую я предлагаю ученикам в Химическом центре в первый учебный год. Звучит она так: «Сколько тонн препарата ХХХ нужно употребить, чтобы в организм попала одна молекула действующего вещества?» Чаще всего ребята сами идут в аптеку и считают, исходя из указанного на коробке количества разведений и числа Авогадро. Попробуйте и вы, можно взять любой гомеопатический препарат.

Число Авогадро (молярная константа) — самая запрещённая константа в среде гомеопатов. Проверено. Дело в том, что, как только разведение чего‑либо превышает примерно 1023 раз, то исходное вещество в препарате попросту исчезает. И ничего с этим не сделать, приходится переходить к памяти воды, структуре и прочему. Ну или просто ругаться нехорошими словами на въедливого учёного.

Зачем всё это людям

Некоторые скажут: ну пишут же про структуру. Значит, что‑то нечисто, учёные скрывают, наука не всё может объяснить. Может, и какая‑то польза от «структураторов» всё-таки есть?

Чтобы что‑то долгое время существовало в условиях рыночной экономики, оно должно быть выгодно хотя бы кому‑то. Как раз выгода и поддерживает этот миф. Если на фильтре для воды написать, что он структурирует воду, продажи увеличатся. Почему? Знающий покрутит у виска — и всё равно купит, если фильтр хороший. Не знающий же на полке выберет как раз «структурирующий» фильтр.

Гомеопатия ещё выгоднее: для производства лекарства не нужна разработка, тестирование на клетках, мышах, добровольцах, сертификаты. Нужен только сахар, крахмал и маркетинг. Выгода огромна, затраты почти нулевые. Жаль только, что не работает.

Ну и, конечно, информационная теория воды — хлеб для конспирологов, нужно же о чём‑то разговаривать, когда уже слишком многие мистические теории безжалостно разрушены наукой.

Что делать с продуктами на основе «памяти воды»? Избегайте их. Либо это пустышки, либо попытка вытянуть из вас дополнительные деньги, не увеличивая ценности товара. В любом случае покупать лучше у честных компаний.

Читайте также 🧐

На Земле впервые создана металлическая вода. Она оказалась золотой // Смотрим

Исследователи вырастили тонкий слой металлической воды цвета золота на капле жидкого металла.

Большинству людей, хоть что-то понимающих в физике и технике, может показаться удивительным, что вода, которая может ударить током, на самом деле является изолятором.

Все дело в примесях. Вода из-под крана проводит электрический ток благодаря содержащимся в ней солям. Дистиллированная же вода имеет свойства диэлектрика, потому что молекулы воды сами по себе электрически нейтральны.

Соответственно, чтобы сделать дистиллированную воду проводником, нужно изменить ее структуру таким образом, чтобы в ней появились свободные электроны.

Этого можно добиться, сжимая воду под давлением около 48 мегабар. По сути, таким образом можно «выдавить» электроны из молекул воды. Однако такое давление ни в лабораторных, ни в производственных условиях недостижимо. Оно, к сожалению, может существовать только в ядрах очень больших планет или звезд.

Другой способ наделить воду свободными электронами – отдать ей чужие. Этим и занялась команда исследователей, работающая на установке BESSY II в Берлине.

Установка для получения металлической воды.

Необычный эксперимент объединил 11 научных институтов разных стран мира. Ученые решили подарить воде электроны щелочных металлов, которые легко отдают их со внешних оболочек своих атомов.

Проблема состояла в том, как соединить воду со щелочным металлом, чтобы он поделился с ней своими электронами. Ведь в обычных условиях щелочные металлы, попадая в воду, шипят, воспламеняются и даже взрываются. Поэтому исследователи не стали погружать металл в воду, а нанесли тонкий слой воды на щелочной металл.

Внутри вакуумной камеры из сопла капал сплав натрия и калия. Поясним, что оба эти металла при комнатной температуре находятся в жидком состоянии. Затем в камеру по трубам подавался водяной пар. Он осаждался чрезвычайно тонким слоем на металлические капле.

Последовательность образования металлической воды на капле натрий-калиевого сплава. Она окрашивается в золотой цвет по мере того, как электроны и катионы металлов перемещаются в слой воды.

Электроны и катионы (атомы, лишенные электронов) металлов перетекали из капель в наружный слой воды. В итоге получалась проводящая электричество вода. То есть вода из диэлектрика (плохо проводящего ток) превратилась в металл.

«И вы можете увидеть фазовый переход воды в металл невооруженным глазом! – говорит Роберт Зайдель (Robert Seidel), автор исследования. – Серебристая натриево-калиевая капля становится отчетливо золотистой, что очень впечатляет».

Полученный образец короткоживущей металлической воды ученые изучили с помощью оптической и синхротронной рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.

Анализ подтвердил, что вода стала металлом.

«Наше исследование не только показывает, что металлическая вода может быть получена на Земле, но и обладает спектроскопическими свойствами, связанными с ее прекрасным золотистым металлическим блеском», – говорит Зайдель.

Результаты любопытного исследования были опубликованы в журнале Nature.

Ранее мы писали о том, как физики согнули в дугу волокно изо льда, как ученые ННГУ создали девятислойный кремний, который в 100 раз лучше излучает свет. А еще мы рассказывали, как физики вырастили гибкие, как резина, алмазы. О, наука, спасибо тебе за всю эту «магию»!

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Структура воды, исследования ученного Эмото Масару

Структура воды, исследования ученного Эмото Масару

Вода — самое привычное вещество в природе. Она сопровождает каждое мгновенье нашей жизни, но знаем ли мы, какую тайну хранит эта удивительная стихия.

Воду изучали очень давно и довольно подробно, но несмотря на это только сейчас ученые поняли, что о воде они почти ничего не знают. Ученые доказали, что у воды есть память. Проводимые результаты ученых многих стран мира показали, что вода запоминает и запечатлевает любое воздействие, которое происходит в окружающем пространстве.

Догадывались ли наши предки, когда использовали в лечебных целях серебрянную воду. Запечатлевая информацию вода приобретает новые свойства, при этом ее химический состав остается прежним, что действительно было господствующей точкой зрения.

Сенсационная новость заключается в том, что структура воды намного важней, чем химический состав воды, который как был, так и остается h3O.

Структура воды – это то, как организованы ее молекулы. Молекулы объединяются в группы, эти группы называются кластарами.

Ученные предположили, что именно кластары, являются своеобразными ячейками памяти, в которые вода записывает все, что видит и слышит, как на магнитофонную пленку. Вода конечно остается водой, но ее структура меняется в зависимости от воздействия в положительную или отрицательную стороны.

Японский ученный Эмото Масару исследовал воду, которая подвергалась различным впечатлениям, впоследствии чего вода стремительно замораживалась в креагенной камере. Если посмотреть под микроскопом, то вы увидите как, выглядит вода которой сказали: «Спасибо», этой сказали: «Извини», а этой: «Ты мне противен». Доктор Эмото провел еще один любопытный эксперимент. Поместил в три стеклянные банки рис и залил его водой. Потом каждый день в течении месяца говорил: «Спасибо» первой, второй говорил: «Ты — дурак», а на третью не обращал внимание. Через месяц рис, которому говорили спасибо начал бродить и издавал сильный приятный запах, рис из второй банки почернел, а рис, на который не обращали внимание начал загнивать.

Я думаю, что вы уже сделали свои выводы, и поняли, что если человек обращается к воде с хорошими мыслями или благословляет ее, говорит ей: «Спасибо», то качество этой воды будет расти, и она будет положительно влиять на наши мысли. Человек влияет также на себя, в духовном плане на уровни мысли, те, чьи мысли негативные, загрязняет свою собственную воду, из которой на 75-90% состоит организм человека.

В 1995 году впервые удалось зафиксировать музыкальные впечатления воды, ей дали послушать музыку, после чего стремительно заморозили и под микроскопом увидели кристаллы, которые в результате образовала вода. Посмотрите, как выглядит музыка Баха, Моцарта, Бетховена, а также тяжелый рок. Разница наверное понятна без слов.

Верите ли вы в Высшие силы? Задумывались ли вы, почему во всех мировых религиях (христианстве, исламе, иудаизме) принято читать перед принятием пищи молитву и освящать еду и воду во время больших религиозных праздников? Отчего нашим предкам казалось очевидным то, что наука пытается объяснить только сейчас.


Сравните воду из под крана, от освященной крещенской воды. Вы видите, что кристаллы воды из под крана выглядят как хаотичное расплывчатое пятно, в то время как крещенская вода имеет правильную симметричную форму шестилучиковой звезды.

Вода из под крана

Вода, освященная в храме

Удивительные и завораживающие фотографии с вихрями и кристаллами из мира химии

Именно строение кристаллов дало учёным возможность впервые заглянуть в мир атомов в 1910-х годах. Тогда Уильям и Лоуренс Брэгг, отец и сын, разработали рентгеновскую кристаллографию. Пропуская рентгеновский луч через кристалл (пользуясь тем, что длина волны рентгеновского излучения мала – сравнима с расстоянием между слоями атомов) Брэгги смогли увидеть внутреннюю структуру алмаза.

На фото: кристалл сульфата меди, снятый на макрообъектив.

Чтобы получить изображения для своей коллекции из 300 фотографий, изданных в виде книги The Beauty of Chemistry [«Красота химии»], Вэньтин Чжу и Янь Лян использовали инфракрасную фотографию, высокоскоростные фотоаппараты и технику микрофотографии.

И всё это – с целью погрузить читателей в микроскопический мир молекул и потрясающих реакций, происходящих между ними. Автор научно-популярных текстов Филипп Болл комментирует происходящее на фотографиях, проводя тур по окружающей нас недооценённой красоте. Он описывает как принципы, создающие уникальную симметрию снежинок, так и механизмы, объединяющие очень похожие на живые усики силикатных солей с происхождением самой жизни.

Вероятно, самой простой и удивительной из этих концепций служит водородная связь, скрепляющая элементы такой жизненно важной субстанции, как вода. Каждая молекула воды состоит из двух атомов водорода, соединённых с атомом кислорода, но у кислорода на внешней оболочке расположено шесть электронов. Для формирования химической связи с водородом требуется всего два электрона, поэтому четыре электрона с отрицательным зарядом, группирующиеся по два, висят там в своём микропространстве, надеясь как-то сбалансировать свой заряд. Эти пары оказывают слабое воздействие на атомы водорода, присутствующие в соседних молекулах воды, формируя длящиеся всего одну триллионную долю секунды кратковременные связи, а потом снова отрываются от них и связываются с другим атомом водорода.
Этот непрекращающийся танец порождает химическое движения, делающее возможным жизнь, Болл называет «молекулярным диалогом» между порядком и хаосом.


Гидроксид хрома (III)

Этот гидроксид хрома осаждается в процессе отверждения, одновременно завихряясь и растворяясь в своём контейнере. Такая реакция происходит при соединении двух жидких веществ, содержащих одновременно положительно и отрицательно заряженные ионы. Они начинают молекулярные завихрения, обмениваясь партнёрами. В данном случае ионами обмениваются хлорид хрома и гидроксид натрия. Положительно заряженные молекулы хрома и отрицательно заряженные молекулы гидроксида притягиваются друг к другу, поскольку так появляется энергетический баланс. Они формируют прочные связи, удерживающие молекулы на месте, и создающие твёрдый побочный продукт, в который все эти молекулы воды просто не умещаются. Также во время реакции появляется хлорид натрия, то есть столовая соль, прекрасно растворяющаяся в воде.


Кристалл сульфата меди

Кристаллы – величайшее достижение атомной эффективности. Их структура растёт из крохотной группки очень организованно расположенных атомов, когда окружающие их молекулы начинают регулярно повторять один и тот же узор, выстраиваясь друг за другом. Кристаллы сульфата меди, как на фото выше, легко получить даже дома – достаточно небольшого набора ингредиентов и немного терпения.


Фрактальные кристаллы никотиновой кислоты

Древовидно растущие кристаллы формируют ветвящиеся структуры вместо единого кристаллического блока. На фото выше — кристаллы никотиновой кислоты (они же – ниацин, витамин B3), формирующие похожие на одуванчики структуры, если перенасыщенный раствор этой кислоты быстро охладить. Физический процесс формирования этих древовидных структур по сути такой же, как и кристаллизация – просто он ускоряется резким изменением температуры или химического состава.


Дихромат калия

На фото – раствор дихромата калия, кристаллизирующийся во время быстрого испарения воды. Узоры получаются из-за неоднородности раствора. Это пример нестабильности роста – в некоторых местах частиц собирается больше, из-за чего они быстрее кристаллизуются, образуя сложные фрактальные узоры.


Кольца Лизеганга

Названные в честь первооткрывателя явления — немецкого химика и предпринимателя Рафаэля Лизеганга, нашедшего их в 1986 году, эти странные кольца – результат выпадения осадка в геле. В чашку Петри, содержащую дихромат калия, добавляется нитрат серебра. В тех местах, где эти вещества встречаются, они обмениваются ионами и образуют хромат серебра. Пока существует несколько конкурирующих теорий, объясняющих появление этих колец. Многие учёные считают, что изначальное отложение хромата серебра становится перенасыщенным и благодаря диффузии проникает через гель, создавая новую химическую зону накопления, в которой опять достигает насыщения, и формирует таким образом концентрические окружности.


Восстановление перманганата калия сахарозой

Перманганат калия, он же «минеральный хамелеон» — положительно заряженное вещество, окислитель. Сам кислород любит забирать электроны у окружающих атомов. В растворе сахара кислород в перманганате калия забирает электроны у молекул сахаров, что приводит к «восстановительной» реакции. Получая электроны и приближаясь к химическому равновесию, перманганат меняет цвет с фиолетового через зелёный, голубой и красновато-коричневый.


Сульфат аммония-железа (соль Мора)

Эта полая веточка сульфата аммония-железа подвешена в химическом саду – силикатном растворе, содержащем соли железа, выпадающие в осадок. Поскольку ионы силикатов склонны к формированию длинных цепочек и листов, они превращают обычное выпадение в осадок в процесс, порождающий неорганический сад со множеством угловатых «ветвей» и выразительных «цветков». Обмениваясь с окружающим раствором ионами, соли железа отверждаются и формируют тонкие полые мембраны, заполненные водой, плотность которых меньше окружающей их жидкости. С повышением внутри этих трубок давления они ветвятся и растут непредсказуемым образом.

Физика подводной фотографии. Потеря частей спектра и видимые расстояния

 

У воды совершенно иные физические свойства, чем у атмосферы на поверхности. Cледовательно, и свет под водой распространяется иначе. Давайте рассмотрим, как это влияет на фотографию.

Даже самая чистая вода в 1000 раз менее прозрачна, чем воздух, и в 770 раз плотнее. Это значит, что съемка под водой с расстояния в один метр равноценна съемке с расстояния в один километр на поверхности. В воде всегда присутствуют минеральные соли, неорганические частицы, микроорганизмы и просто частички грязи. Свет поглощается как самими молекулами воды, так и примесями. Так что чем грязнее вода, тем сильнее поглощение. Как следствие, максимальная прозрачность водной толщи не может превышать 60 метров, а минимальная может быть и нулевой.

Фотоны света, сталкиваясь с препятствиями в виде молекул h3O и примесей, не только поглощаются, но и рассеиваются, отчего изображение теряет контрастность, становится мутным. Чтобы было проще представить, как водная толща влияет на свет, привожу простое сравнение: «По сути, вода – это мутный голубой фильтр, который находится между вами и объектом съемки».

Вероятно, вы помните из школьного курса физики, что белый солнечный свет состоит из волн разной длины, составляющих спектр. Помните считалочку «Каждый охотник желает знать…»? Подводный фотограф обязательно должен эту считалочку держать в уме, потому что каждые 8 метров воды поглощают одну составляющую спектра. То есть начиная с расстояния 8 метров вы не сможете различить красный цвет, и красные предметы начнут выглядеть как черные.

Дайвер на этом снимке держит три воздушных шара: красный, зеленый и желтый. Попробуйте угадать, какой из них какого цвета изначально:


Диафрагма — f/8
Выдержка — 1/60, ISO 400
Фокусное расстояние — 10.5 мм
Камера — Nikon D200
Объектив — AF DX Fisheye-NIKKOR 10.5mm f/2.8G ED

На глубине 16 метров не будет уже ни красного, ни оранжевого цвета – и так далее, пока не останется только сине-фиолетовый. Это и есть цвет морской бездны.

Диафрагма — f/8
Выдержка — 1/125, ISO 1600
Фокусное расстояние — 16 мм
Камера — Nikon D4S
Объектив — AF Fisheye-NIKKOR 16mm f/2.8D

Иногда со мной по этому поводу пытаются спорить: «Я вот был на Красном море, нырял на 30 метров и видел красные кораллы!» На самом деле, это обман нашего мозга. Во-первых, если мы знаем, какого цвета объект, то мозг старается показать его нам в более знакомом виде. Во-вторых, для нас, сухопутных животных, странно, если окружающие предметы будут однотонно окрашены, и встроенный в нашу голову компьютер пытается сделать картинку, которую мы видим под водой, более привычной. А вот камера беспристрастна, и она увидит кораллы Красного моря на такой глубине сине-зелеными.

На этом фото с озера Иссык-Куль хорошо видно, как исчезают цвета в зависимости от расстояния. Вблизи камеры камешки разноцветные, но чем дальше, тем более однотонным становится изображение.


Диафрагма — f/13
Выдержка — 1/640, ISO 400
Фокусное расстояние — 16 мм
Камера — Nikon D3S
Объектив — AF Fisheye-NIKKOR 16mm f/2.8D

Первые цифровые камеры имели очень небольшой динамический диапазон, и для съемки под водой практически не годились. Зато современные камеры позволяют делать такие снимки, какие мы хотим.

Вот наглядный пример с моей Nikon D4S. Как я уже сказал, камера беспристрастна, и видит дно Байкала сине-зеленым. Но мы, люди, видим его иначе! Оставшийся сигнал на красном канале позволяет корректировать картинку при пост-обработке, чтобы сделать ее такой, какой она должна быть по нашему представлению.

 

Диафрагма — f/16
Выдержка — 1/125, ISO 400
Фокусное расстояние — 16 мм
Камера — Nikon D4S
Объектив — AF Fisheye-NIKKOR 16mm f/2.8D

Когда начинающий подводный фотограф пытается определить расстояние под водой, из-за сухопутных привычек он попадает в еще одну ловушку. Это так называемая проблема видимых расстояний. Поскольку коэффициент преломления у воды в 1,3 раза больше, чем у воздуха, то все предметы представляются бОльшими, чем на самом деле. И фотографу кажется, что он находится очень близко, но это всего лишь обман зрения – вы находитесь на 30% дальше, чем говорят вам ваши сухопутные глаза. Поэтому совет Роберта Капы «подойти ближе» в подводной съемке актуален как нигде, ведь это единственный способ получить качественную картинку.

 

На Земле впервые создана металлическая вода. Она оказалась золотой

Большинству людей, хоть что-то понимающих в физике и технике, может показаться удивительным, что вода, которая может ударить током, на самом деле является изолятором.

Все дело в примесях. Вода из-под крана проводит электрический ток благодаря содержащимся в ней солям. Дистиллированная же вода имеет свойства диэлектрика, потому что молекулы воды сами по себе электрически нейтральны.

Соответственно, чтобы сделать дистиллированную воду проводником, нужно изменить ее структуру таким образом, чтобы в ней появились свободные электроны.

Этого можно добиться, сжимая воду под давлением около 48 мегабар. По сути, таким образом можно «выдавить» электроны из молекул воды. Однако такое давление ни в лабораторных, ни в производственных условиях недостижимо. Оно, к сожалению, может существовать только в ядрах очень больших планет или звезд.

Другой способ наделить воду свободными электронами – отдать ей чужие. Этим и занялась команда исследователей, работающая на установке BESSY II в Берлине.

Установка для получения металлической воды.

Необычный эксперимент объединил 11 научных институтов разных стран мира. Ученые решили подарить воде электроны щелочных металлов, которые легко отдают их со внешних оболочек своих атомов.

Проблема состояла в том, как соединить воду со щелочным металлом, чтобы он поделился с ней своими электронами. Ведь в обычных условиях щелочные металлы, попадая в воду, шипят, воспламеняются и даже взрываются. Поэтому исследователи не стали погружать металл в воду, а нанесли тонкий слой воды на щелочной металл.

Внутри вакуумной камеры из сопла капал сплав натрия и калия. Поясним, что оба эти металла при комнатной температуре находятся в жидком состоянии. Затем в камеру по трубам подавался водяной пар. Он осаждался чрезвычайно тонким слоем на металлические капле.

Последовательность образования металлической воды на капле натрий-калиевого сплава. Она окрашивается в золотой цвет по мере того, как электроны и катионы металлов перемещаются в слой воды.

Электроны и катионы (атомы, лишенные электронов) металлов перетекали из капель в наружный слой воды. В итоге получалась проводящая электричество вода. То есть вода из диэлектрика (плохо проводящего ток) превратилась в металл.

«И вы можете увидеть фазовый переход воды в металл невооруженным глазом! – говорит Роберт Зайдель (Robert Seidel), автор исследования. – Серебристая натриево-калиевая капля становится отчетливо золотистой, что очень впечатляет».

Полученный образец короткоживущей металлической воды ученые изучили с помощью оптической и синхротронной рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Анализ подтвердил, что вода стала металлом.

«Наше исследование не только показывает, что металлическая вода может быть получена на Земле, но и обладает спектроскопическими свойствами, связанными с ее прекрасным золотистым металлическим блеском», – говорит Зайдель.

Результаты любопытного исследования были опубликованы в журнале Nature.

Ранее мы писали о том, как физики согнули в дугу волокно изо льда, как ученые ННГУ создали девятислойный кремний, который в 100 раз лучше излучает свет. А еще мы рассказывали, как физики вырастили гибкие, как резина, алмазы. О, наука, спасибо тебе за всю эту «магию»!

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Эксперименты Масару Эмото с водой

Если вы не знакомы с работами Масару Эмото, вам следует прочитать о его экспериментах с водой. Они дают интересный взгляд на то, как мысли и слова влияют на воду.

Масару — японец, который начал замораживать воду в 1994 году и фотографировать полученные кристаллы. Он фотографировал воду нормально, а потом еще раз после того, как над ней была произнесена молитва. Он проверял воду, проигрывая ей разные детские музыкальные композиции.Классическая музыка создавала кристаллы правильной формы, а песни хэви-метала — бесформенные, неправильные кристаллы. Он наклеил положительные и отрицательные слова на банки с водой. Такие слова, как «любовь» и «благодарность», производили прекрасные, совершенные кристаллы, но отрицательные слова не производили кристаллов или деформированных кристаллов. Он также наклеил картинки на банки. Он использовал изображения гор и природы, а затем изображения негативных вещей.

Важно отметить, что наши тела на 70% состоят из воды, поэтому его эксперименты интересны.Он демонстрирует, что мысли/слова/образы влияют на состояние молекул воды. Это также показывает, что слова/мысли влияют на физическую материю, и эту идею также поддерживает автор Грегг Брейден. Работа Эмото заставляет меня останавливаться и дважды думать о том, что я говорю или думаю, потому что мысли и намерения производят энергию, которая влияет на материю, либо во благо, либо во вред.

Все мы знаем, что слова оказывают огромное влияние на то, как мы думаем и чувствуем, и что дела обычно идут более гладко, когда используются позитивные слова.Однако до сих пор мы никогда не были в состоянии физически увидеть действие слов.

Слова, скорее всего, окажут огромное влияние на воду, составляющую целых семьдесят процентов нашего тела, и это воздействие в немалой степени повлияет на наши тела.

Вот несколько фотографий мистера Эмото:

Музыка тяжелого металла

Воздух на струне соль, Бах

Перед молитвой, плотина Фудзивара

После молитвы, плотина Фудзивара

 

Чтобы увидеть больше Mr.Фотографии Эмото, посмотрите в его многочисленных книгах или на его сайте. Что вы думаете об этих экспериментах?

Вот некоторые из его книг:

ученых зафиксировали «квантовый буксир» между соседними молекулами воды

Исследователи сделали первое прямое наблюдение движения атомов в жидких молекулах воды, возбужденных лазерным излучением. Их результаты показывают эффекты, которые могут лежать в основе микроскопического происхождения странных свойств воды. Предоставлено: Грег Стюарт/Национальная ускорительная лаборатория SLAC

.

Работа проливает свет на паутину водородных связей, которая придает воде ее странные свойства, играющие жизненно важную роль во многих химических и биологических процессах.

Вода – самая распространенная, но наименее изученная жидкость в природе. Он демонстрирует много странного поведения, которое ученые до сих пор пытаются объяснить. В то время как большинство жидкостей становятся более плотными по мере того, как они становятся холоднее, вода становится наиболее плотной при температуре 39 градусов по Фаренгейту, чуть выше точки замерзания. Вот почему лед всплывает на поверхность стакана для питья, а озера замерзают с поверхности вниз, что позволяет морским обитателям пережить холодные зимы. Вода также имеет необычно высокое поверхностное натяжение, позволяющее насекомым ходить по ее поверхности, и большую способность сохранять тепло, поддерживая стабильную температуру океана.

Теперь команда, в которую входят исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики, Стэнфордского университета и Стокгольмского университета в Швеции, впервые прямо наблюдала, как атомы водорода в молекулах воды тянут и толкают соседние молекулы воды, когда они возбуждены. свет лазера. Их результаты, опубликованные сегодня (25 августа 2021 г.) в журнале Nature , раскрывают эффекты, которые могут лежать в основе ключевых аспектов микроскопического происхождения странных свойств воды и могут привести к лучшему пониманию того, как вода помогает белкам функционировать в живых организмах.

Для этих экспериментов исследовательская группа (слева направо: Сяочжэ Шен, Педро Нуньес, Цзе Ян и Сицзе Ван) использовала MeV-UED SLAC, высокоскоростную «электронную камеру», которая использует мощный пучок электронов для обнаружения тонких молекулярных частиц. движения в образцах. Предоставлено: Dawn Harmer/Национальная ускорительная лаборатория SLAC

.

«Хотя было высказано предположение, что этот так называемый ядерный квантовый эффект лежит в основе многих странных свойств воды, этот эксперимент знаменует собой первый случай, когда он наблюдался напрямую», — сказал соавтор исследования Андерс Нильссон, профессор химической физики в Стокгольмский университет.«Вопрос в том, может ли этот квантовый эффект быть недостающим звеном в теоретических моделях, описывающих аномальные свойства воды».

Каждая молекула воды содержит один атом кислорода и два атома водорода, а сеть водородных связей между положительно заряженными атомами водорода в одной молекуле и отрицательно заряженными атомами кислорода в соседних молекулах удерживает их вместе. Эта сложная сеть является движущей силой многих необъяснимых свойств воды, но до недавнего времени исследователи не могли напрямую наблюдать, как молекула воды взаимодействует со своими соседями.

«Небольшая масса атомов водорода подчеркивает их квантово-волновое поведение», — сказала соавтор Келли Гаффни, ученый из Стэнфордского института пульса в SLAC. «Это исследование является первым, которое прямо демонстрирует, что реакция сети водородных связей на импульс энергии критически зависит от квантово-механической природы того, как атомы водорода разнесены, что, как уже давно предполагалось, отвечает за уникальные атрибуты. воды и сети ее водородных связей.

Возлюби ближнего своего

До сих пор сделать это наблюдение было сложно, потому что движения водородных связей очень малы и быстры. В этом эксперименте эта проблема была решена благодаря использованию MeV-UED от SLAC, высокоскоростной «электронной камеры», которая обнаруживает тонкие молекулярные движения, рассеивая мощный пучок электронов на образцах.

Исследовательская группа создала струи жидкой воды толщиной 100 нанометров — примерно в 1000 раз тоньше, чем толщина человеческого волоса — и заставила молекулы воды вибрировать с помощью инфракрасного лазерного излучения.Затем они взорвали молекулы короткими импульсами высокоэнергетических электронов из МэВ-УЭД.

Анимация показывает, как молекула воды реагирует на воздействие лазерного излучения. Когда возбужденная молекула воды начинает вибрировать, ее атом водорода (белый) притягивает атомы кислорода (красный) от соседних молекул воды ближе, прежде чем отталкивать их, расширяясь. пространство между молекулами. Этот новый взгляд на эффект, который, как считается, стоит за многими странными свойствами воды, был создан с помощью «электронной камеры» SLAC MeV-UED, которая взрывает образцы короткими импульсами высокоэнергетических электронов, чтобы заглянуть внутрь.Предоставлено: Грег Стюарт/Национальная ускорительная лаборатория SLAC

.

В результате были созданы снимки с высоким разрешением меняющейся атомной структуры молекул, которые они объединили в покадровую анимацию того, как сеть молекул воды реагирует на свет.

Снимки, сделанные на группы из трех молекул воды, показали, что когда возбужденная молекула воды начинает вибрировать, ее атом водорода притягивает атомы кислорода соседних молекул воды ближе, прежде чем оттолкнуть их с вновь обретенной силой, расширяя пространство между молекулами. .

«В течение долгого времени исследователи пытались понять сеть водородных связей, используя методы спектроскопии», — сказал Цзе Ян, бывший научный сотрудник SLAC, а ныне профессор Университета Цинхуа в Китае, который руководил исследованием. «Прелесть этого эксперимента в том, что мы впервые смогли напрямую наблюдать, как движутся эти молекулы».

Окно на воду

Исследователи надеются использовать этот метод, чтобы лучше понять квантовую природу водородных связей и роль, которую они играют в странных свойствах воды, а также ключевую роль, которую эти свойства играют во многих химических и биологических процессах.

«Это действительно открыло новое окно для изучения воды», — сказал Сицзе Ван, выдающийся научный сотрудник SLAC и соавтор исследования. «Теперь, когда мы, наконец, можем увидеть движение водородных связей, мы хотели бы связать эти движения с более широкой картиной, которая могла бы пролить свет на то, как вода привела к возникновению и выживанию жизни на Земле, и дать информацию о развитии методов возобновляемой энергии. ».

Ссылка: «Прямое наблюдение за сверхбыстрым укреплением водородных связей в жидкой воде» Джи Янг, Риккардо Деттори, Дж.Педро Ф. Нуньес, Нанна Х. Лист, Элиза Биасин, Мартин Центурион, Чжицзян Чен, Эми А. Кордонес, Дэниел П. Депонте, Тони Ф. Хайнц, Майкл Э. Козина, Кэтрин Ледбеттер, Мин-Фу Лин, Аарон М. Линденберг, Мяньчжэнь Мо, Андерс Нильссон, Сяочжэ Шэнь, Томас Дж. А. Вольф, Давиде Донадио, Келли Дж. Гаффни, Тодд Дж. Мартинес и Сицзе Ван, 25 августа 2021 г., Nature .
DOI: 10.1038/s41586-021-03793-9

МэВ-UED — это прибор пользовательского центра LCLS, управляемый SLAC от имени Министерства энергетики США, который финансировал это исследование.

3 вопроса после открытия молекул воды на залитой солнцем луне

В 2018 году астрономы впервые прямо подтвердили, что вода в виде льда находится на поверхности Луны. Удачно названный водяной лед находится в самых холодных и темных частях спутника нашей планеты, подобно покрытым тенями кратерам, которые усеивают его полярные регионы, самые глубокие части которых никогда не видят солнечный свет.

Но новое исследование, опубликованное в понедельник, подтвердило подозрение, которое исследователи долгое время не могли подтвердить.Группа ученых, изучавшая кусочек Луны на борту Стратосферной обсерватории для инфракрасной астрономии (SOFIA) НАСА, которая считается крупнейшей в мире летающей обсерваторией, обнаружила первое свидетельство того, что молекулы воды могут существовать на неумолимом ландшафте залитой солнцем лунной поверхности. Это означает, что эти молекулы могут быть обнаружены в большем количестве частей Луны, чем ученые предполагали ранее.

«Теперь мы действительно можем попытаться понять круговорот воды на Луне», — сказал Кейси Хоннибалл, ведущий автор исследования.

Открытие молекулярной воды на освещенной части Луны стало неожиданностью для Хоннибалл и ее команды, которые не были уверены, что их время в обсерватории откроет что-нибудь полезное. Хоннибалл сказала, что она «почти уверена», что кричала по телефону своему научному руководителю в тот момент, когда поняла, что они нашли.

Необходимы дополнительные исследования, чтобы ответить на множество вопросов, поднятых их открытием, и определить, что это может означать для программы НАСА «Артемида», цель которой — отправить «первую женщину и следующего мужчину на Луну» к 2024 году.Но это последнее откровение, несомненно, приближает нас еще на один шаг к пониманию многих тайн нашего ближайшего небесного соседа.

Вот три из этих основных вопросов и виды исследований, которые ученые будут проводить, чтобы ответить на них.

Как выглядит лунный «водный цикл»?

«Молекулярная вода» не относится ни к одному типу воды, который мы можем себе представить здесь, на Земле. Он описывает отдельные молекулы воды, которые слишком разбросаны по лунной поверхности, чтобы образовать жидкую воду или лед.

Луна постоянно подвергается воздействию солнечной радиации «в полную силу», сказал Хоннибалл, и ей не хватает плотной атмосферы, подобной той, что есть на нашей планете, чтобы защитить ее.

Независимо от того, как это выглядит с нашей точки зрения, половина Луны всегда освещена Солнцем, точно так же, как половина Земли живет днем, а другая половина — ночью. Луне требуется около 28 земных дней, чтобы совершить оборот вокруг нашей планеты и совершить полный оборот вокруг своей оси.

Это означает, что если бы вы стояли в одном и том же месте на Луне в течение полного цикла, то и лунный день, и лунная ночь длились бы примерно по 14 земных дней.В это время поверхность Луны претерпевает «огромные перепады температуры». На экваторе Луны дневная температура может достигать 250 градусов по Фаренгейту, а ночью может быть до минус 208 градусов по Фаренгейту.

«До этого мы не думали, что молекула воды может выжить на поверхности, потому что лунная поверхность имеет очень суровые условия», — сказал Хоннибалл. «Мы думали, что если там будет какая-то вода, она немедленно улетит в космос или мигрирует в полярные регионы.

Пока неясно, как именно эти молекулы появились. Мелкие каменные частицы, известные как «микрометеориты», постоянно бомбардируют поверхность Луны, и вполне возможно, что при ударе они выделяют небольшое количество воды.

В пресс-релизе НАСА об открытии Хонниболла описывается другой потенциальный процесс, когда солнечный ветер выносит водород на поверхность, который вступает в реакцию с «кислородосодержащими минералами» в лунном грунте с образованием гидроксила, который представлен химической формулой ОН, потому что он сделан из одного атома кислорода, связанного с одним атомом водорода.Излучение от этих микрометеоритов могло быть ответственно за «преобразование» гидроксила в молекулы воды или H3O.

Но открытие того, что молекулярная вода может существовать на освещенной солнцем лунной поверхности, предполагает, что что-то защищает эти молекулы. Хоннибалл объяснил, что микрометеориты создают палящую жару, которая плавит часть лунного материала, с которым они столкнулись при ударе. Она подозревает, что любая вода, участвующая в этом процессе, могла быть включена в этот расплавленный материал и заключена в крошечную стеклянную бусину, когда она остывает.

Это, как они предполагают, защищает воду «от потери в космосе или от миграции», сказал Хонниболл.

Хонниболл и ее коллеги-исследователи пока не могут точно сказать, как и где хранится молекулярная вода — также возможно, что молекулы защищены в пустых пространствах между зернами лунного грунта. Но она сказала, что, учитывая враждебные условия Луны, им «больше нравится теория ударного стекла».

Перемещается ли h3O по поверхности Луны?

Предыдущие миссии «нашли доказательства гидратации» в «более солнечных регионах» Луны.«Но поскольку и гидроксил, который, по словам Хоннибалла, химически ближе к очистителю канализации, и молекулярная вода имеют одинаковую кислородную и водородную связь, для такого оборудования, как Moon Mineralogy Mapper НАСА, было невозможно определить, какой из двух наблюдается.

Однако летающая обсерватория, на которой Хоннибалл и ее команда проводили свои исследования, способна наблюдать длину волны, характерную для молекул воды, чего не может сделать ни один космический корабль. Это также невозможно с наземных обсерваторий, потому что водяной пар в атмосфере Земли скрывает нашу способность видеть подобные частицы.

SOFIA обходит эти ограничения, поскольку может достигать высоты до 8,5 миль, что превышает 99 процентов водяного пара в нашей атмосфере. Его острый телескоп, известный как инфракрасная камера Faint Object для телескопа SOFIA (FORCAST), обычно используется для наблюдения за далекими галактиками, туманностями, черными дырами и другими далекими небесными объектами. Этот инструмент позволил команде Хонниболла наконец положить конец «воде или гидроксилу?» дебаты.

На борту SOFIA исследователи рассмотрели лишь часть Луны шириной около километра от 55 до 75 градусов широты, расположенную в массивном кратере Клавиус.

 

Вверху, медленная эстакада над кратером Клавиус, вид на юг. Видео предоставлено студией научной визуализации НАСА.

Команда не обнаружила обилия воды — по данным НАСА, пустыня Сахара в 100 раз влажнее, чем они наблюдали. В статье Хоннибалла делается вывод, что распределение воды в этом небольшом диапазоне «является результатом местной геологии» и может быть неравномерно распределено по всей Луне.

Двигаясь вперед, самый большой вопрос Хоннибалла заключается в том, мигрирует ли молекулярная вода по поверхности Луны.Чтобы выяснить это, она и ее коллеги планируют проводить наблюдения за SOFIA в течение нескольких лунных фаз.

«[Эти наблюдения] многое расскажут нам о том, как вода образуется на Луне, как она хранится, [и] является ли она потенциальным источником водяного льда на лунных полюсах», — сказал Хонниболл.

Насколько широко распространена молекулярная вода?

Основываясь на новом наблюдении, обилие молекулярной воды в солнечных частях Луны в настоящее время считается «довольно низким».При большем количестве наблюдений мы могли бы найти места, в которых концентрируется вода, например, вулканические отложения», — сказал Хоннибалл.

Но другой отчет, опубликованный в понедельник, указывает на то, что водяной лед может накапливаться в гораздо большем количестве темных областей на поверхности Луны, чем считали исследователи. Участвующие исследователи предполагают, что водяной лед, «застрявший на лунных полюсах, может быть более широко распространен и доступен в качестве ресурса для будущих миссий».

Наличие воды на Луне «полностью меняет правила игры» как для будущих исследований, так и для прокладывания пути к устойчивому человеческому присутствию на Луне, сказал Джек Бернс, профессор кафедры астрофизических и планетарных наук в Университете Колорадо. Боулдер, по электронной почте.

«Уроки, извлеченные из [луны], будут иметь решающее значение для того, чтобы сделать возможными полеты людей на Марс».

Бернс, который также является директором и главным исследователем Сети исследований и космических исследований, финансируемой НАСА, сказал, что если бы астронавты могли подключиться к воде, которая существует на Луне, они потенциально могли бы использовать ее для питья, выращивания сельскохозяйственных культур и защитить себя от космической радиации. Он отметил, что они могли бы даже превратить его в ракетное топливо, которое состоит из жидкого кислорода и водорода — и это было бы намного дешевле, объяснил Бернс, из-за более низкой гравитации Луны.

Он добавил, что обучение поиску и, возможно, добыче воды для использования человеком на Луне «также укажет нам путь к Марсу».

«Миссия на Марс длится не менее 2,5 лет из-за большего расстояния, поэтому с самого начала нам нужно будет «жить за счет земли», — сказал Бернс. «Уроки, извлеченные из [луны], будут иметь решающее значение для того, чтобы сделать возможными полеты человека на Марс».

Ледяной человек приходит на 275 молекулах воды

Сколько молекул воды вам нужно, прежде чем они начнут замерзать, чтобы сформировать кристаллы льда?

(Inside Science) — Если вы когда-нибудь сталкивались со взорвавшейся банкой замороженной газировки в морозильной камере, вы воочию видели, как лед приобретает кристаллическую структуру.При отрицательных температурах молекулы воды выстраиваются в ряд, образуя геометрические фигуры, создавая кристаллическую структуру льда. Кристаллическая структура занимает больше места, чем свободные молекулы жидкой воды, заставляя воду расширяться при замерзании.

Но сколько молекул воды вам нужно, прежде чем они начнут создавать кристаллы? Ранее ученые сузили его до 100–1000 молекул, но Кристофер Прадзынски и его коллеги из Геттингенского университета в Германии обнаружили, что около 275 молекул — это волшебное количество молекул, при котором начинают формироваться крошечные кристаллы льда.Для сравнения, капля воды содержит около миллиарда триллионов молекул воды. Результаты Прадзынски были опубликованы в недавнем выпуске Science .

Так почему же ученым потребовалось так много времени, чтобы установить нижний предел процесса, который происходит в формочках для льда по всей стране каждый день? Проблема заключается в том, чтобы определить, когда сформировались крошечные кристаллы льда.

Прадзинский и его команда решили эту кристаллическую головоломку, прикрепив атом натрия к своим группам молекул воды.Когда лазер попадает на атом натрия, он удаляет из него электроны, в результате чего теперь электрически заряженный атом посылает обратно инфракрасный сигнал. Количество энергии в возвращающемся сигнале изменяется, если окружающие молекулы воды рассредоточились, образуя кристалл. Путем проб и ошибок с различными размерами кластеров молекул воды команда Прадзынски остановилась на числе 275 — точке, в которой сигналы атомов натрия начали указывать на превращение воды или фазовый переход в кристалл льда.

Благодаря лучшему пониманию фазового перехода морозной воды, Прадзынски считает, что можно лучше предсказать макроскопические свойства воды. Эти более точные прогнозы могут помочь климатологам предсказать образование снега, но они, вероятно, не помогут вам убрать липкое месиво в морозильной камере от взорвавшейся банки содовой.

 

молекул воды (фотографии в рамке, гравюры, пазлы, постеры, холст, изобразительное искусство,…) #6294297

Печать молекул воды в рамке.Вода. Компьютерная иллюстрация молекул воды

Вода. Компьютерная иллюстрация молекул воды. Красные сферы представляют атомы водорода, а желтые сферы представляют атомы кислорода. Молекула воды (h3O) состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Валентный угол между атомами водорода составляет около 110 градусов. Вода необходима для всех форм жизни на Земле и покрывает около 70% поверхности нашей планеты

Мы рады предложить этот отпечаток из Science Photo Library в сотрудничестве с Science Photo Library

.

Библиотека научных фотографий содержит научные и медицинские изображения, включая фотографии и иллюстрации

© VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY

Идентификатор носителя 6294297

Химическая промышленность Химия Компьютерная графика Модель Молекулярная графика Молекула Вода

Современная рамка 14 x 12 дюймов (38 x 32 см)

Наши современные репродукции в рамке профессионально изготовлены и готовы повесить на стену

проверить

Гарантия Pixel Perfect

чек

Изготовлен из высококачественных материалов

проверить

Необрезанное изображение 18.1 х 24,4 см (оценка)

чек

Отделка профессионального качества

чек

Размер изделия 32,5 x 37,6 см (приблизительно)

Наши водяные знаки не появляются на готовой продукции

Рамка под дерево, на карточке, фотопечать архивного качества 10×8. Габаритные внешние размеры 14×12 дюймов (38×32 см). Экологически чистый и безопасный для озона молдинг Polycore® размером 40 мм x 15 мм выглядит как настоящая древесина, он прочный, легкий и легко подвешивается. Биоразлагаемый и изготовленный из нехлорированных газов (без токсичных паров), он эффективен; производство 100 тонн полистирола может спасти 300 тонн деревьев! Отпечатки глазированы легким, небьющимся акрилом с оптической прозрачностью (обеспечивающим такую ​​же общую защиту от окружающей среды, как и стекло).Задняя часть сшита из ДВП с прикрепленной пилообразной вешалкой. Примечание. Чтобы свести к минимуму обрезку оригинального изображения, обеспечить оптимальную компоновку и обеспечить безопасность печати, видимый отпечаток может быть немного меньше

Код продукта dmcs_6294297_80876_736

Фотопечать Печать в рамке Печать плакатов Пазл Печать на холсте Поздравительные открытки Фото Кружка Художественная печать Антикварные рамы Установленное фото Металлическая печать Подушка Коврик для мыши Премиум обрамление Стеклянная подставка акриловый блок Стеклянная рамка Сумка Стеклянные коврики

Полный ассортимент художественной печати

Наши стандартные фотоотпечатки (идеально подходят для оформления) отправляются в тот же или на следующий рабочий день, а большинство других товаров отправляются через несколько дней.

Фотопечать (6,07–182,43 долл. США)
Наши фотоотпечатки печатаются на прочной бумаге архивного качества для яркого воспроизведения и идеально подходят для оформления.

Печать в рамке (54,72–279,73 долл. США)
Наши современные репродукции в рамке профессионально изготовлены и готовы повесить на стену

Печать плакатов (13,37–72,97 долл. США)
Бумага для постеров архивного качества, идеальна для печати больших изображений

Пазл ($34.04 – 46,21 долл. США)
Пазлы — идеальный подарок на любой праздник

Печать на холсте (36,48–304,05 долл. США)
Профессионально сделанные, готовые к развешиванию картины на холсте — отличный способ добавить цвет, глубину и текстуру в любое пространство.

Поздравительные открытки (7,26–14,58 долл. США)
Поздравительные открытки, подходящие для дней рождения, свадеб, юбилеев, выпускных, благодарностей и многого другого

Фотокружка ($12,15)
Наслаждайтесь любимым напитком из кружки, украшенной любимым изображением.Сентиментальные и практичные персонализированные кружки с фотографиями станут идеальным подарком для близких, друзей или коллег по работе

Художественная печать (36,48–486,49 долл. США)
Наши художественные репродукции с мягкой текстурированной натуральной поверхностью — это лучшее, что может быть после приобретения оригинальных произведений искусства, — они соответствуют стандартам самых требовательных музейных хранителей.

Старинные рамы (54,72–304,05 долл. США)
Наш оригинальный ассортимент британских репродукций в рамке со скошенным краем

Установленная фотография (15 долларов США.80 — 158,10 долларов США)
Отпечатанные фотографии поставляются в специальном футляре для карточек, готовые к рамке

Металлический принт (71,76–485,28 долл. США)
Изготовленные из прочного металла и роскошных технологий печати, металлические принты оживляют изображения и придают современный вид любому пространству

Подушка (30,39–54,72 долл. США)
Украсьте свое пространство декоративными мягкими подушками

Коврик для мыши (17,02 долл. США)
Фотопринт архивного качества на прочном коврике для мыши с нескользящей подложкой.Работает со всеми компьютерными мышами.

Каркас премиум-класса (109,45–352,70 долл. США)
Наши превосходные репродукции в рамке премиум-класса профессионально изготовлены и готовы повесить на стену

Стеклянная подставка (9,72 долл. США)
Индивидуальная стеклянная подставка. Также доступны элегантные полированные безопасные закаленные стекла и термостойкие коврики под тарелки

.

Acrylic Blox (36,48–60,80 долл. США)
Обтекаемый, односторонний современный и привлекательный принт на столешнице

Стеклянная рамка (27 долларов США.96 – 83,93 доллара США) Крепления из закаленного стекла
идеально подходят для настенного дисплея, кроме того, мониторы меньшего размера можно использовать отдельно на встроенной подставке.

Большая сумка (36,43 долл. США)
Наши большие сумки изготовлены из мягкой прочной ткани и оснащены ремнем для удобной переноски.

Стеклянные салфетки (60,80 долл. США)
Набор из 4 стеклянных салфеток. Элегантное полированное безопасное стекло и термостойкое. Соответствующие подставки также могут быть доступны

Лазер Er:YAG способствует заживлению десневой раны за счет фотодиссоциации молекул воды

Цель: Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы показать, что быстрое заживление ран после лечения Er:YAG и его бактерицидный эффект также могут быть связаны с образованием активных форм кислорода (АФК) в облученной ткани.

Фоновые данные: Лазер Er:YAG с длиной волны 2940 нм (соответствует частоте растяжения OH-колебаний воды) имеет большое значение в стоматологии благодаря своей двойной способности абляции мягких и твердых тканей с минимальным повреждением окружающих структур. Относительно быстрое послеоперационное время заживления, наблюдаемое после абляции десны, связано с очень узкой зоной термического разрушения.

Методы: Воду облучали Er:YAG-лазером с энергией 100-130 мДж/см(2) и частотой повторения импульсов 10-30 Гц. ЭПР) спектроскопия.

Результаты: Мы обнаружили, что лазер Er-YAG диссоциирует воду и генерирует радикалы ОН.Концентрация образовавшихся радикалов сильно зависела от частоты следования импульсов и плотности энергии на лазерный импульс.

Выводы: Диссоциация воды, необходимая для образования радикалов ОН, возможно, связана с межмолекулярным колебательным (V-V) переносом энергии в воде, конкурирующим с колебательной релаксацией, что приводит к диссоциации воды. Большое количество кислородных радикалов (т.г., гидроксильные группы) оказывают стерилизующее действие, тогда как низкие концентрации АФК стимулируют фибробласты, вызывая образование коллагена и внеклеточного матрикса. Образование АФК может объяснить ранозаживляющий эффект лазера Er-YAG в стоматологии.

Сверхбыстрый перенос энергии между молекулами воды

Молекула воды, как трехатомная молекула, имеет довольно простую структуру, и ее геометрия хорошо известна. В отличие от этого взаимодействие соединений молекул воды или других атомов и молекул с водой, например в растворе, очень богато и далеко не до конца изучено.В самом начале конденсации, когда две молекулы воды объединяются в димер воды, возникает новое измерение сложности: электронное возбуждение этого комплекса порождает ядерную динамику, ведущую к фрагментации на протонированный фрагмент (то есть H 3 O + ) и группу ОН 3,4 . Для этой фрагментации сначала протон мигрирует от одной из молекул к соседней, обычно на расстояние, превышающее длины связей в самой молекуле воды.Такая динамика фрагментации характерна и для более крупных скоплений 5 . Типичные масс-спектры фрагментов капель воды показывают распад на протонированные кластерные фрагменты (H 2 O) n H + разного размера и на группы OH. Причиной этого является отсутствие прямых переходов в области Франка–Кондона на каналы развала, не связанные с миграцией протонов 6,7,8 . Кроме того, миграция сама по себе очень эффективна и происходит в масштабе времени <60 fs (ссылка.9).

Реакция конденсированной воды на электронное возбуждение имеет далеко идущие последствия для биологических систем. Радиационное повреждение клеток, естественно, в значительной степени зависит от путей, по которым энергия, поступающая в клетки, в конечном итоге распределяется, и от того, какие пути фрагментации и девозбуждения предпочтительны. Эксперименты показали, что составляющие ДНК очень уязвимы для низкоэнергетических электронов 1 . Эти исследования показали, что не только первичная ионизация высокоэнергетическими частицами или фотонами вызывает повреждение, но также и то, что низкоэнергетические электроны, в частности, эффективно разрушают биомолекулы 2 .

Здесь мы сообщаем о наблюдении фрагментации димеров воды с внутренней валентностью, что противоречит описанному выше стандартному сценарию. Они релаксируют сверхбыстро и непосредственно, без предшествующей миграции протонов. Наблюдается их девозбуждение, сопровождающееся испусканием низкоэнергетического электрона, имеющего, в зависимости от вовлеченных состояний, энергию менее 10 эВ. Этот диапазон энергий совпадает с диапазоном энергий, относящимся к радиационному повреждению. Релаксация происходит посредством межмолекулярного кулоновского распада (ICD), процесса, впервые предсказанного Седербаумом и его коллегами 12  лет назад 10 .ICD возникает, когда возбужденная частица слабо связана с соседними частицами, например, силами Ван-дер-Ваальса или водородными связями. В таком сценарии межмолекулярный распад с испусканием электрона соседним партнером первоначально возбужденной частицы может стать доминирующим каналом девозбуждения. ICD является высокоэффективным механизмом ионизации и происходит для видов, исследованных до сих пор, в масштабах времени менее 100 фс. Другие механизмы межмолекулярной или межатомной ионизации, например ионизация электронным ударом после фотоионизации, обычно на порядок менее вероятны.Он возникает после ионизации соответствующей атомной оболочки (т. е. внутренней валентной оболочки) 11,12,13 , после возбуждения 14,15,16 и особенно как конечный этап после оже-распада 17,18,19 и, следовательно, после ионизации кластерного соединения высокоэнергетическими частицами или фотонами. Совсем недавно основная характеристика ICD, ионизация ближайших молекул за счет передачи энергии, также наблюдалась в релаксации ядро-дырка OH , растворенных в воде 20 .Во всех случаях, кроме последнего, электрон, испускаемый в результате ИКД, имеет малую энергию. Поскольку ИКД происходит на каком-то этапе возможной реакционной цепи, он почти не зависит от энергии первоначально ионизирующей частицы. Таким образом, ИКД является эффективным и общим механизмом преобразования высокоэнергетического излучения в низкоэнергетические свободные электроны.

Предоставить экспериментальные доказательства того, что этот распад происходит в кластерах воды, непросто, даже если это основной канал распада.Его главная особенность заключается в том, что низкоэнергетический электрон испускается с места, отличного от первоначально возбужденного. В более крупных кластерах неупругое рассеяние электронов обычно приводит к фотоэлектронному спектру с кинетической энергией до нулевой энергии, маскирующей возможные электроны ICD. Чтобы избежать этой проблемы, мы исследуем димер воды вместо более крупных капель. Это имеет то преимущество, что все заряженные частицы, образующиеся во время процесса, могут быть измерены одновременно, и, кроме того, система достаточно мала, чтобы в будущем можно было теоретически моделировать все этапы процесса.Модельные расчеты первичной стадии ICD в димерах воды для фиксированной геометрии уже были опубликованы 21 .

Мы запускаем процесс, удаляя внутривалентный электрон из одной из молекул воды димера. После того, как произошло ICD, испускается второй электрон, и вторая молекула воды димера становится заряженной (см. рис. 1b, c). Измеряя массу, заряд, направление и энергию обоих ионов и обоих электронов, мы получаем полную картину реакции.Во-первых, мы можем проверить закон сохранения импульса и, таким образом, показать, что частицы возникают в результате одного и того же акта ионизации и что два иона воды первоначально образовали димер воды. По масс-спектру мы можем определить, какая из связей разорвалась, и определить потенциальную миграцию протонов. По энергии ионов мы можем вывести межъядерное расстояние между двумя ионами во время кулоновского взрыва. Это межъядерное расстояние можно сравнить со значениями для основного состояния димера, найденными в литературе, что дает первый намек на временную шкалу динамики распада и, следовательно, на эффективность ICD в конкуренции с другими процессами.Испускаемые электроны дают отпечаток процесса распада: мы ожидаем фотоэлектрон в определенном диапазоне энергий, определяемом энергией фотона и энергией связи ионизированной орбитали, и электрон с низкой энергией ICD.

Рисунок 1: Исследуемые виды и процесс.

a , Геометрия димера воды (адаптировано из ссылки 21). Красный овал показывает межъядерное расстояние 2,9 Å с соответствующим KER 4,9 эВ после фотореакции. b , c , Процесс, наблюдаемый в данном эксперименте: электрон с внутренней валентной оболочки одной из молекул димера выбрасывается за счет поглощения фотона ( b ), а затем выделяется энергия, возбуждение на этом участке передается соседнему участку, откуда испускается второй низкоэнергетический электрон ( c ).

Эксперимент проводился на берлинском синхротроне BESSY II на луче U125-2/SGM, как описано в разделе «Методы».

В ходе автономного анализа сначала был идентифицирован канал распада димера: после испускания двух электронов димер расколется на два однозарядных иона в результате кулоновского взрыва. Два иона испускаются встречно-параллельно с импульсами равной величины, но в противоположном направлении. Поскольку время пролета зависит от импульса и массы частицы, встречное излучение приводит к линейчатой ​​структуре на карте временной корреляции обеих частиц, показанной на рис.2. Разные массы соответствуют разным линиям и асимметричный распад на фрагменты неравных масс выглядит как V-образная структура. Штриховыми линиями показано место событий фрагментации после миграции протона (H 3 O + +OH + ), а сплошной линией — прямой фрагментации без перегруппировки протона (H 2 O + +H 2 О + ). Мы не находим признаков миграции протонов, что доказывает, что распад, ведущий к испусканию двух электронов, настолько быстр, что димер воды взрывается за счет кулоновского отталкивания до того, как протон успевает изменить свое положение.

Рисунок 2: Корреляция времени пролета двух измеренных ионов.

Распределение показывает распад димера на H 2 O + + H 2 O + (сплошная белая линия). V-образная пунктирная белая линия показывает ожидаемое положение событий распада после миграции протона, то есть в H 3 O + + OH + .

Чтобы раскрыть механизмы, с помощью которых энергия фотонов, сбрасываемых в одном месте, передается через димер, мы теперь исследуем энергии ионов и электронов.На рисунке 3а показана измеренная сумма кинетических энергий двух ионов H 2 O + (выделение кинетической энергии, KER). На больших межъядерных расстояниях межмолекулярный потенциал падает с 1/ R , обусловленным кулоновским отталкиванием между двумя заряженными центрами на межъядерном расстоянии R . Следовательно, межмолекулярное расстояние в момент выброса второго электрона может быть получено из измеренного KER (ссылка 26). KER 4,9 эВ соответствует R =2.9 Å. Это значение хорошо соответствует типичным расстояниям между двумя молекулами димера воды в его основном состоянии 21 , как показано красным овалом на рис. 1а. Измеренный энергетический спектр электронов (рис. 3b) четко показывает, помимо распределения фотоэлектронов, большое количество электронов с низкими энергиями, как и ожидалось для процесса ИКД.

Рисунок 3: Энергии частиц, измеренные в эксперименте.

a , Измеренная КЭО ионов после распада димера на H 2 O + /H 2 O + .Энергия 4,9 эВ соответствует межъядерному расстоянию 2,9 Å , как показано на рис. 1а. Столбики ошибок соответствуют статистической ошибке. b , Измеренная кинетическая энергия электрона для распада димера на H 2 O + /H 2 O + .

Наконец, на рис. 4 показана энергия двух электронов, измеренная при совпадении. Во-первых, он показывает сохранение энергии: для случая внутривалентной ионизации и энергии фотона ч ν = 43 эВ максимальная суммарная энергия двух электронов составляет приблизительно 14.5 эВ в зависимости от орбиталей, участвующих в распаде, и КЭР. Кроме того, видны две резкие черты, связывающие электрон почти нулевой энергии с широким распределением более высоких энергий. Сравнение с рассчитанными энергиями связи (рис. 4 (вверху), адаптировано из ссылки 21) показывает, что распределение от примерно 4 до 13  эВ соответствует фотоэлектрону, покидающему однозарядный ион димера воды в состоянии с одной внутренней валентной дыркой. Эти фотоэлектроны сопровождаются вторым низкоэнергетическим электроном от ICD.Электроны с нулевой энергией показывают это наиболее ярко, но что касается многообразия вовлеченных состояний, также возникают другие комбинации фотоэлектронов и электронов ИКД с суммарной энергией <14,5 эВ, как показано на рис. 4. Расчетный спектр на рис. 4 показывает узкие линии для фотоэлектронного спектра, поскольку он соответствует фиксированной геометрии димера, без учета ширины распада и, что более важно, распределения углов и межъядерных расстояний в основном и возбужденном состояниях.Включение их привело бы к сильно перекрывающимся, уширенным линиям в измеренном энергетическом спектре электронов.

Рис. 4: Энергетическая корреляция, найденная для двух электронов, измеренная при совпадении.

Внизу: экспериментальное распределение энергии двух электронов, измеренное при совпадении. Вверху: рассчитанные энергии и вероятности для (H 2 O) 2 внутривалентной фотоионизации при энергии фотона 43 эВ, адаптировано из ссылки. 21.

Наша работа раскрывает наличие межмолекулярного распада в слабосвязанном веществе.Аналогичные результаты недавно наблюдались в другом эксперименте с более крупными кластерами воды 28 . Подробная разработка роли этого механизма в радиационном поражении биологических систем выходит за рамки данного эксперимента. Однако эту роль можно было бы изучить в будущих исследованиях: с нашей установкой можно исследовать любые виды, которые можно получить в виде молекулярного пучка.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.