Alkoholer udviser kvanteeffekter

Skoltech-forskere og deres kolleger fra det russiske kvantecenter afslørede en væsentlig rolle af nukleare kvanteeffekter i polariseringen af ​​alkohol i et eksternt elektrisk felt. Deres forskningsresultater er offentliggjort i The Journal of Physical Chemistry .

Molekylære væsker, såsom vand eller alkoholer, er kendt for at være polære. Polaritet er resultatet af ladningsadskillelsesmekanismen, hvis mikroskopiske beskrivelse stadig rummer nogle åbne spørgsmål. Faktisk, den grundlæggende beskrivelse af polariseringen hviler på et hundrede år gammelt koncept:den dielektriske polarisation er forbundet med det molekylære dipolmoment på grund af deres hydroxylfunktionelle gruppe (-OH). Orientering af disse dipoler ville forklare alkoholers høje polariserbarhed og den tilsvarende høje dielektriske konstant, men uoverensstemmelsen mellem de målte dielektriske konstanter og dem, der er bestemt ved beregninger, viser, at andre mekanismer, der ikke er overvejet indtil videre, kan spille en vigtig rolle, også. Da den nøjagtige mekanisme for den dielektriske reaktion af alkoholer stadig er uklar, nye ideer bør foreslås og afprøves.

"For at løse problemet, vi eksperimentelt undersøgte og sammenlignede de dielektriske responser af en række monovalente alkoholer med forskellige molekylære kædelængder og fandt bemærkelsesværdige ligheder, som ikke kunne forklares med den konventionelle mekanisme af roterende molekylære dipoler, " siger Dr. Ryzhov, en Skoltech Research Scientist med ansvar for den eksperimentelle del af undersøgelsen. "På trods af den konventionelle visdom, vi fandt ud af, at den grundlæggende mekanisme for den dielektriske polarisering i alkoholer var af kvantemekanisk karakter:tunnelering af overskydende protoner og den deraf følgende dannelse af intermolekylære dipoler med protonhuller. Disse dipoler er de faktiske, der bestemmer den dielektriske respons fra DC op til THz, uanset molekylets geometri, derfor orientering, " tilføjer professor Ouerdane fra Skoltech Center for Energividenskab og Teknologi (CEST). "Vores forskning giver en ny indsigt i egenskaberne af flydende dielektriske stoffer. Kerneantagelsen i vores model vedrører en ny forståelse af dielektriske polariseringsfænomener i polære væsker ved hjælp af nukleare kvanteeffekter, " konkluderer Vasily Artemov, en seniorforsker ved Skoltech og den førende forfatter af papiret.