量子隧穿

更新时间:2024-02-07 20:00

量子隧穿是水分子在极端限制条件下的新行为,有助于科学家更好地描述高限制环境下的水的热力学属性和行为。

概念简介

美国能源部下属的橡树岭国家实验室(ORNL)官网消息,该实验室科学家通过中子散射和计算机模拟,揭示了水分子在极端限制条件下的新行为——量子隧穿。

科学家发现了局限于绿宝石中直径只有5埃(1埃等于百亿分之一米)的超小六角形宽沟道内水分子的新的隧穿状态。

局限范围

该研究领导者、ORNL化学和工程材料分部的亚历山大·科列斯尼科夫说:“在低温下,正在隧穿的水通过隔开的潜在墙,展示出量子运动。这意味着,水分子中的氧原子和氢原子已‘不受位置限制’,因此能同时出现在沟道内所有6个对称的位置,这一现象仅仅发生在量子世界内。”

现实意义

研究合作者劳伦斯·阿布维奇指出,水存在量子隧穿状态这一结论或许有助于科学家更好地描述高限制环境下的水的热力学属性和行为,比如水在分子膜沟道、在碳纳米管内、沿着晶粒边界以及多种地理环境内的矿物质界面的扩散和输送行为等,会引发材料、生物、地理和计算机领域的科学家们的广泛讨论,他们或许希望能厘清这一现象背后的机制,并将其应用于有关材料中。

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