Una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Southampton ha encontrado que las moléculas de agua reaccionan de manera diferente a los campos eléctricos, lo que podría proporcionar una nueva forma de estudiar los isómeros de espín a nivel de molécula única.
Las moléculas de agua existen en dos formas o 'isómeros', orto y para, que tienen diferentes estados de espín nuclear. En orto-agua, los espines nucleares son paralelos entre sí, y en para agua, los espines son antiparalelos. La conversióndel agua orto en para-agua y viceversa es relevante para una amplia gama de campos científicos, desde la resonancia magnética nuclear RMN hasta la astrofísica.
Si bien es posible separar las moléculas de orto y para-agua, es difícil estudiarlas en agua a granel porque el rápido intercambio de protones y la rotación molecular obstaculizada oscurecen la observación directa de los dos isómeros de espín ..
Para ayudar a observar esta transformación en agua a granel, el equipo de investigación de Southampton confinó moléculas de agua individuales en jaulas de carbono C60 o 'buckyballs' para producir endofullereno supramolecular H2O @ C60. El equipo mejoró drásticamente el rendimiento de esta síntesis química, permitiéndolespara estudiar cantidades a granel de esta sustancia.
Las jaulas de carbono evitan que las moléculas de agua se congelen y las mantienen separadas, de modo que continúen girando libremente a temperaturas muy bajas, lo que permite estudiar la conversión.
Dado que el agua tiene un momento dipolar eléctrico una medida de la separación de las cargas eléctricas positivas y negativas, los investigadores midieron la constante dieléctrica de H2O @ C60 a temperaturas criogénicas y descubrieron que disminuye a medida que el agua se convierte de orto a para, enlínea con la teoría cuántica y estudios previos de RMN.
El Dr. Benno Meier, investigador principal en química y autor principal, dice: "La constante dieléctrica en masa de H2O @ C60 depende de la composición del isómero de espín de las moléculas de agua encapsulada. El cambio dependiente del tiempo observado en la constante dieléctrica en masa en5K, a medida que el agua encapsulada se convierte del isómero orto al para, se debe a un cambio en la polaridad molecular en la conversión de espín.
"Este trabajo es el resultado de una larga y fructífera colaboración entre los profesores Malcolm Levitt y Richard Whitby, que han estado estudiando la conversión orto a para a nivel molecular durante varios años".
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Materiales proporcionado por Universidad de Southampton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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