Prestižní časopis Nature Chemistry publikoval původní článek skupiny Pavla Jungwirtha z Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR spolu s experimentátory na Curyšské univerzitě, který ukazuje, jak se ve vodě „rozpouští“ elementární částice – elektron.
Každý, kdo někdy solil polévku, tuší, jak se ionty solí rozpouštějí ve vodném prostředí. Jak se ale ve vodě rozpouští elektron? Bude se tato záporně nabitá elementární částice rozpouštět podobně, jako chloridový anion z kuchyňské soli, nebo se uplatní kvantově mechanické efekty a rozpouštění proběhne podle úplně jiného scénáře? Tyto otázky nejen narážejí na hranici mezi světem klasické a kvantové mechaniky (za jejíž zkoumání a modelování byla udělena v loňském roce Nobelova cena za chemii), ale mají i praktický význam v radiační chemii.
Vznik a rozpouštění elektronů ve vodě a jejich následné reakce jsou významné jak pro pochopení mechanismů radiační terapie nádorů, tak pro chemické procesy probíhající v meziskladech s jaderným odpadem. Výpočty kombinující klasickou a kvantovou mechaniku, provedené v Praze, spolu s ultrarychlými laserovými experimenty v oblasti teraherzového záření, realizovanými v Curychu, dávají odpověď na základní otázky, týkající se vzniku hydratovaného elektronu. Ukazuje se, že elektron vzniká ve vodě fotoionizací jako delokalizovaná kvantová vlna, která ale během jedné pikosekundy kontrahuje na zhruba sférický objekt s průměrem 2.5×10-10 m.
Říká se, že co člověk nevidí, tomu neuvěří. Práce českých a švýcarských chemiků přímo ukazuje, jak elektron vypadá ve stádiu zrodu ve vodě a jak se nesmírně rychle „rozpustí“.
Původní článek:
- Savolainen J., Uhlig F., Ahmed S., Hamm P., Jungwirth P. Direct observation of the collapse of the delocalized excess electron in water. Nature Chemistry 6: 697-701, 2014.
Obrázky:
Obrázky z počítačových simulací, ukazující jak ve vodě z delokalizovaného elektronu vzniká během pikosekundy elektron lokalizovaný.
Čtěte dále...
