IBM ve University of Edinburg ile işbirliği içerisinde olan İngiltere'deki National Physical Laboratory (Ulusal Fizik Laboratuvarı- UFL) yeni bir kuantum modeli kullanarak su yüzeyinin moleküler yapısını ortaya çıkardı.

Su yüzeyi ile su buharı teması bütün heterojen (ya da düzensiz) ortamların ortak özelliklerinden birisidir. Dolayısıyla bu moleküler yapının anlaşılması; birçok biyolojik sürecin dayanağı olan karmaşık biyokimyasal etkileşimlere dair bir kavrayış sağlayacak. Fakat, su yüzeyinin moleküler yapısına dair yapılan deneysel ölçümler oldukça zorlayıcı ve mevcut birkaç model farklı dizilimlere dair öngörülerde bulunuyor.

IBM ve University of Edinburg ile beraber çalışan UFL; kuantum mekanik etkilerine dayanan yeni bir materyal modeli geliştirerek, materyal simülasyonlarını daha öngörücü ve sezgisel hale getiriyor.

Model; temelde tek bir parçacık yüküne dayanıyor. Kuantum Drude Salıngaç (KDS) su molekülünün elektronlarının dalgalanma şekillerini ve çevreye tepkilerini yansıtıyor (taklit ediyor). Bu basitleştirilmiş sunuş; klasik modellerle ve su özelliklerinin anlık görüntüleriyle normal olarak erişilemeyen etkileşimleri bozulmadan koruyor.

Physical Chemistry Chemical Physics 'de yayımlanan bu yeni araştırmada, ekip su yüzeyinin moleküler yapısını tanımlayabilmek için KDS modelini kullandı. Araştırma sonuçları; arabağdaki (su yüzeyi-buhar) suyun alışılmadık derecede fazla olan yüzey geriliminden sorumlu olan hidrojen bağı topolojisine dair yeni bir kavrayış sağlıyor.

Bu araştırma ile birlikte suyun KDS modeli ilk defa olarak su-buhar arabağına uygulanmış oldu. Sonuçlar; araştırmacıların, yüzeyin moleküler oryantasyonundan sorumlu mekanizma olan hidrojen bağlarının içsel asimetrisini tanımlayabilmelerine olanak sağladı. Model; aynı zamanda da, yüzey geriliminin sıcaklık bağımlılığı hakkında doğruluk derecesi oldukça yüksek bir öngörüde bulunabilme kapasitesine sahip.

---

Araştırma Referansı: Flaviu S. Cipcigan, Vlad P. Sokhan, Andrew P. Jones, Jason Crain, Glenn J. Martyna. Hydrogen bonding and molecular orientation at the liquid–vapour interface of water. Phys. Chem. Chem. Phys., 2015; 17 (14): 8660 DOI:10.1039/C4CP05506C
Kaynak: National Physical Laboratory, http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-04/npl-qmr042015.php