[科普中國(guó)]-水的黏度由分子行為決定

美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道稱(chēng)，該實(shí)驗(yàn)室和田納西大學(xué)（UT）的科學(xué)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)出一種研究水黏度的新方法，能進(jìn)一步揭示水分子的行為，也為實(shí)現(xiàn)基于液體的電子器件開(kāi)辟了新路徑。

研究人員之一、UT教授江上武（音）表示：“盡管水對(duì)我們來(lái)說(shuō)司空見(jiàn)慣，但它仍然是一種特殊的神秘物質(zhì)，對(duì)其分子水平上的行為，我們?nèi)匀恢跎佟Ｎ覀冃枰玫乩斫馑?，挖掘其巨大潛能，尤其是在信息和能源技術(shù)領(lǐng)域的潛能。”

以往的研究提供了水的原子結(jié)構(gòu)快照，但科學(xué)家對(duì)于水分子如何移動(dòng)仍然了解不多。為了獲取更清晰的照片，ORNL-UT聯(lián)合團(tuán)隊(duì)使用高分辨率無(wú)彈性X光散射，來(lái)測(cè)量水分子的運(yùn)動(dòng)。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，水分子間氧—氧鍵的動(dòng)力學(xué)并非隨機(jī)的，而是高度協(xié)調(diào)的。當(dāng)水分子之間的鍵被破壞時(shí)，強(qiáng)氫鍵會(huì)“受命于危難之間”，在特定時(shí)期內(nèi)，維護(hù)穩(wěn)定的環(huán)境。這種氫鍵是一種量子力學(xué)現(xiàn)象，也是水擁有包括黏性（決定液體流動(dòng)或改變形狀時(shí)會(huì)遇到多大阻力）在內(nèi)的各種不同屬性的原因。

江上武解釋稱(chēng)：“我們發(fā)現(xiàn)，水分子改變‘相鄰’分子所花的時(shí)間，決定了水的黏度，新發(fā)現(xiàn)有助我們進(jìn)一步研究如何更好地控制其他液體的黏度?！彼麄円矊⒃谧钚卵芯康幕A(chǔ)上，進(jìn)一步確定液體黏度的起源和其他動(dòng)力學(xué)屬性。

該研究也可用于描述離子、鹽水、液體以及其他液體物質(zhì)的分子行為和黏度，同時(shí)也將幫助研制具有液體電解質(zhì)絕緣層的新型半導(dǎo)體設(shè)備、更高性能的電池以及潤(rùn)滑劑等。

總編輯圈點(diǎn)

在普通人眼里，水實(shí)在太平凡了，那么常見(jiàn)，又其貌不揚(yáng)。但在科學(xué)家眼里，水實(shí)在太神秘了，它性質(zhì)獨(dú)特，因?yàn)闅滏I的存在，又那么多變，真是風(fēng)情萬(wàn)種，撩人心弦。水在微觀結(jié)構(gòu)上真的很復(fù)雜，人們對(duì)它更細(xì)節(jié)的性質(zhì)還知之甚少，正如此文所展現(xiàn)的，科學(xué)家還不大清楚水分子如何運(yùn)動(dòng)。采用新的方法后，水分子的運(yùn)動(dòng)英姿才得以展現(xiàn)。這是一個(gè)基礎(chǔ)性的發(fā)現(xiàn)，但在此之后，應(yīng)用的大樓才有可能拔地而起。