Watafiti wamechunguza kwa mara ya kwanza jinsi aina mbili tofauti za maji (ortho- na para-) hutenda kwa njia tofauti wakati wa athari za kemikali.
Maji ni chombo cha kemikali, molekuli ambayo moja oksijeni atomi imeunganishwa na atomi mbili za hidrojeni (H2O). Maji ipo kama kioevu, kigumu (barafu) na gesi (mivuke). Ni kati ya kemikali chache ambazo hazina carbon na bado inaweza kuwa kioevu kwenye joto la kawaida (kuhusu digrii 20). Maji ni kila mahali na muhimu kwa maisha. Katika ngazi ya Masi inajulikana kuwa kila siku maji ipo katika namna mbili tofauti lakini habari hii si ya maarifa ya kawaida. Aina hizi mbili za maji huitwa isoma na hurejelewa kama ortho- au para- maji. Tofauti kuu kati ya aina hizi ni ndogo sana na ni mwelekeo wa jamaa wa mizunguko ya nyuklia ya atomi mbili za hidrojeni ambazo zimeunganishwa katika mwelekeo sawa au kinyume, kwa hivyo majina yao. Mzunguko huu wa atomi za hidrojeni unatokana na fizikia ya atomiki ingawa jambo hili bado halijaeleweka kikamilifu. Aina hizi mbili zina sifa sawa za mwili na inaaminika hadi sasa kwamba zinapaswa pia kuwa na mali zinazofanana za kemikali.
Katika utafiti wa hivi majuzi uliochapishwa katika Nature Mawasiliano, watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Basel, Hamburg kwa mara ya kwanza wamechunguza tofauti katika utendakazi wa kemikali wa aina hizi mbili za maji na wamethibitisha kwamba ortho- na para-forms hutenda tofauti sana. Utendaji tena wa kemikali unamaanisha njia au uwezo ambao molekuli hupitia mmenyuko wa kemikali. Utafiti ulihusisha utengano wa maji katika maumbo yake mawili ya isomeri (ortho- na para-) kwa kutumia kichepuo cha kielektroniki kwa kuhusisha sehemu za umeme. Kwa kuwa isoma hizi zote mbili zinafanana kivitendo na zina sifa zinazofanana, mchakato huu wa utengano ni mgumu na una changamoto. Mgawanyiko huo ulifikiwa na kikundi hiki cha watafiti kwa kutumia njia kulingana na uwanja wa umeme uliotengenezwa nao kwa Sayansi ya Laser ya Elektroni ya Bure. Deflector huanzisha uwanja wa umeme kwa boriti ya maji ya atomi. Kwa kuwa kuna tofauti muhimu katika mzunguko wa nyuklia katika isoma mbili, hii inathiri kidogo jinsi atomi huingiliana na uwanja huu wa umeme. Kwa hiyo, maji yanaposafiri kwa njia ya deflector huanza kujitenga katika aina zake mbili ortho- na para-.
Watafiti wamethibitisha kuwa para- maji humenyuka karibu asilimia 25 kwa kasi zaidi kuliko ortho-water na uwezo wake wa kuvutia a mmenyuko mpenzi kwa nguvu zaidi. Hii inaelezewa kwa hakika na tofauti katika mzunguko wa nyuklia ambao huathiri mzunguko wa molekuli za maji. Pia, uwanja wa umeme wa para-water unaweza kuvutia ioni haraka. Kikundi zaidi kilifanya uigaji wa kompyuta wa molekuli za maji ili kuthibitisha matokeo yao. Majaribio yote yalifanywa na molekuli katika mipangilio ya joto la chini sana karibu digrii -273 Celsius. Hili ni jambo muhimu kama ilivyoelezwa na waandishi kwamba ni katika hali kama hizi tu hali ya mtu binafsi ya quantum na maudhui ya nishati ya molekuli yanaweza kufafanuliwa vizuri na kudhibitiwa vyema. Ambayo ina maana kwamba molekuli ya maji hutulia kama mojawapo ya aina zake mbili na tofauti zao kuwa wazi na wazi. Kwa hivyo, uchunguzi wa athari za kemikali unaweza kisha kufichua mifumo ya msingi na mienendo inayoongoza kwa ufahamu bora. Hata hivyo, matumizi ya vitendo ya utafiti huu yanaweza yasiwe ya juu sana kwa wakati huu.
***
{Unaweza kusoma karatasi asili ya utafiti kwa kubofya kiungo cha DOI kilichotolewa hapa chini katika orodha ya (vyanzo) vilivyotajwa}
Chanzo (s)
Kilaj A et al 2018. Uchunguzi wa utendakazi tofauti wa para na ortho-water kuelekea ioni za diazenylium zilizonaswa. Hali Mawasiliano. 9 (1). https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
