Wetenschappers van Skoltech en hun collega's van het Russische Quantum Center onthulden een belangrijke rol van nucleaire kwantumeffecten bij de polarisatie van alcohol in een extern elektrisch veld. Hun onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in The Journal of Physical Chemistry .

Moleculaire vloeistoffen, zoals water of alcoholen, staan ​​bekend als polair. Polariteit is het resultaat van het ladingsscheidingsmechanisme, waarvan de microscopische beschrijving nog enkele open vragen bevat. In feite, de basisbeschrijving van de polarisatie berust op een honderd jaar oud concept:de diëlektrische polarisatie is verbonden met het moleculaire dipoolmoment vanwege hun hydroxyl-functionele groep (-OH). Oriëntatie van deze dipolen zou de hoge polariseerbaarheid van alcoholen en de bijbehorende hoge diëlektrische constante verklaren, maar de discrepantie tussen de gemeten diëlektrische constanten en die bepaald door berekeningen toont aan dat andere mechanismen die tot nu toe niet zijn overwogen een belangrijke rol kunnen spelen, te. Omdat het exacte mechanisme van de diëlektrische respons van alcoholen nog steeds onduidelijk is, nieuwe ideeën moeten worden voorgesteld en getest.

"Om het probleem aan te pakken, we hebben experimenteel de diëlektrische reacties van een reeks eenwaardige alcoholen met verschillende molecuulketenlengtes onderzocht en vergeleken en opmerkelijke overeenkomsten gevonden die niet konden worden verklaard door het conventionele mechanisme van roterende moleculaire dipolen, " zegt dr. Ryzhov, een Skoltech Research Scientist die verantwoordelijk is voor het experimentele deel van het onderzoek. "Ondanks de conventionele wijsheid, we ontdekten dat het basismechanisme van de diëlektrische polarisatie in alcoholen van kwantummechanische aard is:het tunnelen van overtollige protonen en de daaruit voortvloeiende vorming van intermoleculaire dipolen met protongaten. Deze dipolen zijn de eigenlijke die de diëlektrische respons bepalen van dc tot THz, ongeacht de molecuulgeometrie, vandaar oriëntatie, ", voegt professor Ouerdane van het Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST) toe. "Ons onderzoek geeft een nieuw inzicht in de eigenschappen van vloeibare diëlektrica. De kernaanname van ons model heeft betrekking op een nieuw begrip van diëlektrische polarisatieverschijnselen in polaire vloeistoffen door middel van nucleaire kwantumeffecten, " concludeert Vasily Artemov, een Senior Research Scientist bij Skoltech en de belangrijkste auteur van het artikel.