آب گرم برای مدت طولانی تری دارای ارتعاش است

محقق هلندی ارجن لاک رفتار مولکول های آب در حال ارتعاش را بررسی نموده است. با استفاده از پالس های لیزری فوق العاده کوتاه، او نشان داده است که اتم های هیدروژن موجود در مولکول های آب در دماهای بالاتر برای مدت طولانی تری دارای ارتعاش هستند. این مورد بر خلاف بسیاری از موادی است که عمر ارتعاششان در دماهای بالاتر کوتاه تر است.
لاک ارتعاش کشش - OH در آب را مورد بررسی قرار داده است. او متوجه شد که طول عمر ارتعاش کشش - OH، به عبارت دیگر ارتعاش اتم هیدروژن با توجه به اتم اکسیژن، در آب بسیار کوتاه و فقط 26ر0 پیکو ثانیه (26ر0 میلیون میلیونم ثانیه) است. سپس انرژی از ارتعاش کشش - OH به ارتعاش خمشی در آب منتقل می شود.
در درجه حرارت بالاتر طول عمر ارتعاش افزایش می یابد. این کاملاً بر خلاف رفتاری است که از آن انتظار می رود، زیرا در بسیاری از مواد، مدت زمان ارتعاش در درجه حرارت بالاتر کوتاه تر می باشد. در آب در هر حال، درجه حرارت بالاتر پیوند هیدروژنی را تضعیف نموده و در نتیجه آن، طول عمر ارتعاش نیز افزایش می یابد. پس از گذشت دوره معینی از زمان، ارتعاش اتم هیدروژن با توجه به اتم اکسیژن متوقف و انرژی ارتعاشی پس از آن به جنبش های دیگری تبدیل خواهد شد. مدت زمانی که این پدیده رخ می دهد، طول عمر ارتعاش نامیده می شوند. اگر مولکول دارای یک پیوند هیدروژنی باشد، فرکانس ارتعاش کشش - OH کاهش یافته و طول عمر ارتعاش تغییر می نماید.
طول عمر ارتعاش، اندازه گیری قدرت پیوند هیدروژنی است. پیوندهای هیدروژنی پیوندهای ضعیفی بین اتم هیدروژن در یک مولکول و اتم اکسیژن در مولکول دیگر می باشد. این پیوندها هر یک از مولکول های آب را به هم پیوند می زنند.
لاک از یک لیزر ما دون قرمز فوق سریع ویژه برای آزمایش های خود استفاده نموده است. این لیزر پالس های نور بسیار کوتاه به اندازه 2ر0 پیکو ثانیه فراهم می کند. از آن جایی که آنها کمی کوتاه تر از طول مدت ارتعاش هستند، این لیزرها می توانند برای مشاهده دقیق رفتار ارتعاشات مورد استفاده قرار گیرند.
در آزمایشات این محقق از دو پالس نور استفاده شده است. اولی پالس غنی شده انرژی است که باعث ارتعاش مولکول ها می-شود. در پالس دوم، لاک توانست بررسی کند که چه تعداد از مولکول‌ها هنوز هم در یک نقطه خاص در حال ارتعاش پس از پالس اول هستند. یک مولکول آب که هنوز هم در حال ارتعاش است، انرژی پالس نور دوم را جذب نخواهد کرد. با اندازه گیری میزان عبور نور از آب، تعداد مولکول های آبی که هنوز هم در حال ارتعاش هستند، مشخص می شوند.
این تحقیق توسط سازمان پژوهش های علمی هلند تأمین شده است.
منبع مقاله : سازمان پژوهش های علمی هلند