Ученые Сколковского института науки и технологии вместе с коллегами из Российского квантового центра выявили значительную роль ядерных квантовых эффектов в поляризации спирта во внешнем электрическом поле. Результаты исследования позволяют по-новому взглянуть на свойства жидких диэлектриков. Статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry B.
«Мы экспериментально исследовали и сравнили диэлектрические характеристики серии одноатомных спиртов с разной длиной молекулярной цепи и обнаружили удивительные сходства, которые нельзя было объяснить обычным механизмом вращения молекулярных диполей», — рассказывает соавтор работы Александр Рыжов.
Полярность молекулярных жидкостей, таких как воды или спирт, возникает из-за разделения зарядов, вопрос о природе которого все еще остается открытым. Традиционно диэлектрическую поляризацию связывается с дипольным моментом, образованным гидроксильной группой (-OH). Высокая поляризуемость спиртов объясняется ориентацией молекулярных диполей, однако несоответствие между экспериментально наблюдаемыми и теоретически рассчитанными диэлектрическими постоянными указывает на другие еще неизвестные механизмы, которые могут играть важную роль в процессе поляризации.
В ходе экспериментов ученые обнаружили, что основной механизм диэлектрической поляризации имеет квантово-механическую природу: туннелирование избыточных протонов и последующее образование межмолекулярных диполей с протонными дырками. Эти диполи и определяют диэлектрический спектр спиртов от постоянного тока до переменного тока с высокими частотами, независимо от геометрии молекулы и ее ориентации. Основное предположение этой модели относится к новому пониманию явлений диэлектрической поляризации в полярных жидкостях с помощью ядерных квантовых эффектов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
