Ny forskning afslører at terahertz-bølger påvirker dynamikken i nanobundne vandmolekyler

I en ny opdagelse har forskere afsløret ny indsigt i adfærden af ​​vandmolekyler indespærret i nanostrukturer. Deres undersøgelse, offentliggjort i Science Advances den 24. april dykker ned i, hvordan terahertz (THz)-bølger påvirker dynamikken i vandmolekyler, der er indespærret i todimensionelle (2D) rum inden for nanoresonatorer.

Det tværfaglige team - ledet af professor Hyeong-Ryeol Park og inkluderer professor Jeeyoon Jeong (UNIST), professor Dai-Sik Kim (UNIST), professor Noejung Park (UNIST), professor Joonwoo Jeong (UNIST), professor Kyungwan Kim (Chungbuk National University , og professor Yun Daniel Park (Seoul National University) – brugte innovativ teknik til at undersøge vandmolekylernes dynamik på nanoskalaniveau.

Ved at bruge metalliske loop-nanogaps til at forbedre lys-stof-interaktioner, gennemførte holdet en omfattende analyse af nanobundet vand på tværs af varierende spaltebredder, der spænder fra 2 til 20 nanometer (nm). Deres eksperimentelle resultater kaster lys over samspillet mellem grænsefladeeffekter og indeslutningseffekter på de komplekse brydningsindekser af nanobegrænset vand, og viser undertrykkelsen af ​​lavenergi-vibrationstilstande selv ved større spaltebredder.

Hovedforfatter Hyosim Yang fra UNIST fremhævede betydningen af ​​undersøgelsen, idet han understregede udforskningen af ​​vandmolekylers dynamik i snævre huller ved høje THz-frekvenser, og afslørede nye fænomener, som tidligere var uudforskede.

• ).

• .

Holdets brug af atomlagslitografiteknologi muliggjorde fremstillingen af ​​nanoresonatorer med hidtil uset præcision, hvilket muliggjorde øget følsomhed ved måling af molekylær bevægelse.

Deres resultater bekræftede ikke kun undertrykkelsen af ​​vandmolekylers kollektive dynamik i picosekunder ved grænsefladeeffekter i mellemrum på under 2 nanometer, men afslørede også spændende indsigt i reduktionen af ​​klyngebevægelser ved større spaltebredder.

Medforfatter Gangseon Ji fra UNIST fremhævede implikationerne af forskningen og udtalte:"Denne undersøgelse afdækker de dobbelte virkninger af grænseflade- og indeslutningsmekanismer på vanddynamik i nanobegrænsede rum, hvilket giver nye perspektiver på faststoflignende adfærd udvist af indesluttede vandmolekyler."

Professor Park understregede de bredere implikationer af undersøgelsen, idet han bemærkede dens potentielle anvendelser til at undersøge superioniske faser af 2D-vandmolekyler og studere molekylær dynamik i opløsningsmidler, såsom DNA og RNA.

Flere oplysninger: Hyosim Yang et al., Undertrykt terahertz-dynamik af vand indespærret i nanometerspalter, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adm7315

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Ulsan National Institute of Science and Technology